流体力学基本知识

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流体力学基本知识范文第1篇

关键词：海洋科学 课程实践 改革

随着我国海洋事业的不断发展，对海洋类科技人才的要求也越来越高。流体力学是海洋科学类专业的一门专业基础课，在整个海洋科学专业的教学体系中占据重要地位。本课程的任务是通过学习，了解流体运动学和动力学的基本知识，掌握理想流体动力学的基本知识，掌握理想流体动力学的研究方法和理论，掌握不可压缩理想流体的无旋运动、粘性不可压缩流体动力、边界层理论、湍流等的基本理论和研究方法。这门课程具有极强的理论性和实践性，从而决定了这门课的教学目的既要使学生掌握理论知识，又要使学生学会如何运用到实际工程中去。然而，随着教学体制的改革，学分制实施，流体力学的教学学时不断缩短。课程教学多是为了满足培养方案的要求，对系列化专业课程支撑不够，教学效果不甚理想。因此，为了适应新形势下对人才培养的要求，我们对流体力学课程教学过程的各方面进行了改革和实践，以达到以培养出合格的海洋类人才的目的。

1.教学理念改革

流体力学课程的特点是抽象概念多、理论性强、体系复杂、难度较大，许多知识点都包含了大量的数学推导，对学生的数学基础要求比较高。也正是由于这些特点，所以需要改变传统的以教师为中心的知识传授型的教学理念，因为这种方式并不能使学生对所学知识留下深刻的印象，因而教学过程效率低，容易造成学生为了考试而学习的现象，不利于学生的综合能力的培养。新教学理念增强教学过程师生间的互动，突出学生的主体性，改变以往学生在学习过程中被动接收的地位，合理设计教学内容，利用现代化的教学方式，是以培养学生的学习能力、科研素质、创新意识为目的，全面提高学生的综合素质。希望通过流体力学课程的学习，使学生系统掌握流体运动的一般规律及其有关的基本概念、基本理论、基本方法和基本实验技能，同时具备较强的自学能力以及创新意识，为以后专业知识的学习，打下牢固的基础。

2.教学内容的改革

由于海洋科学类专业教学要体现海洋特色，海洋学的研究对象是海洋，而海水是海洋最重要的组成部分，动力海洋学研究宏观海水的运动，所以无论在研究对象、研究目的还是研究方法上面，动力海洋学都是流体力学的具体应用和发展。

针对这一教学内容的要求，我们进行了流体力学教学内容改革，使之适应于当前的海洋科学专业类的教学。考虑到目前国内的流体力学课程内容相当宽泛，并不是特别适合海洋科学专业的教学需要，所以在内容上作了调整，保留经典流体力学的基本原理，同时加入了流体力学基本原理在海洋学中的具体应用。例如，在讲授研究流体运动的两种方法欧拉方法和拉格朗日方法时，介绍了两种方法在海洋调查研究中的应用；在讲授有旋运动动力学中，将环流定理扩展到海洋和气象等方面的具体应用；在讲授粘性流体动力学时，补充了柯氏力场中粘性流体的运动，并深入讲授了风生海流、地球转动对梯度流方向随深度变化的影响等。

这些内容的加入和调整，使学生不但能够深入理解相关的教学内容，还能够了解其具体的海洋学应用，真正做到学以致用，并且可以平滑过渡到一些后续海洋类专业课程，如物理海洋学、海洋气象学、大洋环流等，的学习当中，同时也为将来考研或者研究生阶段的学习打下良好的基础。

3.教学方式的改革

教师教学方式就是教学中为达到教学目标，教师所采用的一系列的教学行为和活动方式、方法的结合。考虑到流体力学的学科特点，其基本方程、原理的推导较多，所以在传统上以教师教授法为主，即以教师为主体进行知识的讲授教学活动。但是单纯的讲授法存在一些问题，就是容易在课堂上与学生缺乏互动交往，从而不能有效的调动学生的学习积极性。为此，在流体力学的教学过程中，转变教学思路，将以教为主的教学设计和以学为主的教学设计结合起来，通过多种方式实现教学的良性互动，提高教学质量。

3.1多媒体教学改革

传统的板书教学方法的特点是推导过程细致、讲解入微，这在一些复杂的定理推导过中可以有效的帮助学生理解整个推导过程，也有助于学生掌握推导方法和技巧。但是，板书教学也有不足之处，一是采用板书教学传授的信息量不够大，由于流体力学的教学内容中存在大量的公式原理的推导，所以往往需要较多的课时才能满足教学要求；二是部分教学内容不够直观，流体力学的一门理论与实际结合的学科，所以很多的理论都有其对应的实际流动现象，所以板书对此无能为力。

多媒体教学可以有效的弥补板书教学上存在的不足，单课时能够提供较多的教学信息量，有效提高教学效率。另外，多媒体教学可以增加课堂教学内容的表现效果，通过一些多媒体素材展示了相关的流动现象，通过视觉、听觉等多种信息传递方式，帮助学生理解教学内容，这对于抽象的流体力学理论教学是一种相当好的授课形式。但是多媒体教学也存在一些不足之处，在公式的推导过程中，翻页式的教学明显加快了教学节奏，使得学生对推导过程了解不够深入，部分细节不明所以，学生的思考时间减少，另外就是多媒体教学的推广，很多学生都没有了记笔记的习惯。

针对以下两种教学方式的特点，在海洋科学专业流体力学的教学过程中，我们采用了两种教学方式相结合的方法。对于一些重要的基本原理，仍然采用传统的板书式教学，力求传授给学生流体力学的研究方法和研究思路。而对于推导结果，则采用多媒体的方式进行展示，在实际的教学中，引用了大量的海洋、大气等流体力学现象，如波浪、海流、台风等，将其以直观的形式与对应的流体力学理论结合，这样既加深了学生的理解，也引发学生进行海洋学研究的兴趣。实际的教学过程显示，课堂教学效果较好。

3.2课堂教学过程改革

为了能够使学生更好的融入课堂教学，在讲授法的基础上，采取了问答法、引导法多种教学方式作为辅助。

问答法是教师通过提出问题引导学生积极进行思考，学生自己得出结论来获取知识，可以有效的使学生主动参与课堂学习。在流体力学的教学过程中，合理的设计课堂问题，避免问题过易或者过难，前者不能达到启发引导学生思考的效果，后者会让学生对流体力学的教学内容产生畏难情绪，不利于知识的深化教学。同时，问题的设计也要有启发性、典型性，问题的数量一般控制在每节课2个左右，根据相关的知识点进行设计。

引导法是教师引导学生通过阅读教材、课件提示等材料，以自己相对独立的形式学习的教学方式，这种方法更能锻炼学生的学习能力。在流体力学的教学过程中，对于引导法的使用一般安排在内容相对简单，或者教学内容有相似重复处。如将雷诺输运定理应用于连续方程、动量方程等的推导，教师讲授连续方程的推导，而其后对于动量定理、能量定理等的推导引导学生独立完成。通过这样的引导过程，使得学生能够举一反三，牢固掌握基本原理，并培养了自学能力和创新能力。

3.3引入现代网络教学方法

为了能够有效的利用现代网络技术进行教学，推进课程的网络化改革，建设了流体力学网络课程。为避免网络课程成为简单的课堂内容的重复再现，在网络课程的设计过程中考虑与实际的课堂教学的互动性与互补性，除了提供课程教学视频录像供学生复习以外，还提供了非常丰富的相关多媒体教学资源、辅导资料，并将网络课程作为学生自学的一个重要的课后辅导工具，提供在线答疑。另外学生还可以网络课程提出对于教学过程的各种建议反馈，促进教学改革。网络课程的开设，使得流体力学的整个教学过程具有了交互性、共享性、开放性、协作性和自主性等特点。

4.结语

通过近几年较为系统的流体力学课程教学改革，包括更新教学理念、调整和补充部分海洋特色的教学内容、运用现代化的教学手段、改革课堂教学过程等途径，大大调动了学生学习的积极性，显著提升了教学效果，提高了课程的教学质量。但仍需进一步完善教学体系，提高教学水平，将教与学有机结合，对海洋科学类专业流体力学课程的教学改革进行不断探索和实践。

参考文献：

[1]孟祥林.不同教学模式下师生角色、教学效率对比及改革思路.湖南师范大学教育科学学报，2004年1月，第3卷第1期.

[2]万三敏，沈振剑.多媒体教学方式与传统教学方式的耦合机制研究.首都师范大学学报（自然科学版），2010年10月，第31卷第5期.

流体力学基本知识范文第2篇

关键词：双语教学；SPOC；教学模式；流体力学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）16-0249-02

一、引言

随着全球经济一体化的不断发展，对复合型人才的需求越来越大，高等教育的国际化也逐渐成为发展趋势。国内高校如何实现人才的国际化提高教育的国际竞争力，引起广泛的思考。双语教学被认为是高等教育国际化的重要内容。流体力学课程是能源动力类专业及机械类部分专业的专业基础课，具有较强的工程性、技术性和实践性，课程基础知识与生产生活实际密切相关，除流体力学的基本理论和方法讲解外，还需注重实验测试、工程应用等实践教学。双语教学可以使学生具备一定的专业英语技能，采用原版教材接触国外最新的专业知识，使在人才培养上与国际接轨成为可能。但是流体力学双语教学存在一些问题，实践教学部分如何体现双语授课及其意义与价值，还需进一步思考，流体力学双语教学模式仍处于探索阶段。

二、流体力学课程双语教学现状

1.教学目标不够清晰。流体力学课程本身概念多、专有名词多、流动原理复杂，用中文教学时部分学生尚且不能很好地完成该课程的学习，双语教学时通常引进原版的英语教材，学生英语水平参差不齐，对于英语水平不佳的学生来说，学习难度将进一步提高，流体力学双语教学往往变成了专业外语课，专业词汇及专业术语的解释占据了课堂大部分的时间，忽视专业知识的讲授，与双语教学实施的初衷大相径庭。

2.缺乏专职的双语教学师资。双语教师既要精通专业知识，又要有较高的外语水平，能流利地应用外语讲授课程。目前，担任双语教学的教师主要是外语水平相对好的专业课教师，没有受过系统的语言教学方面的训练，遇到突发事件时，很难用英语准确、充分地表达自己的想法。另外，承担双语课程的教师一般比较年轻，教学经验不足，教学手段、教学方法和教学能力还需进一步完善。

3.学生接受度不佳。双语授课时，通常是教师用英文向学生传授知识，学生始终是被动地听讲、被动地接受英语和专业知识，师生之间几乎没有互动，学生的英语听说能力、英语应用能力依然得不到锻炼。双语教学过程中必然会涉及大量生僻的专业词汇，学生很容易由于一些句子没听懂，产生畏难情绪，影响课程双语教学效果。

三、MOOC模式与SPOC模式

MOOC（Massive Open Online Course，大规模开放式在线课程）模式将多种形式的数字化资源放在网上，学习者反复观看教学视频，理解课程讲授的知识。将MOOC模式应用到流体力学双语教学中，可以有效解决学习者由于英语水平不高而引起的学习困难的问题。然而，MOOC模式下的教学活动主要是以知识为中心的理解类活动，个性化学习和学习体验缺失，虚拟实验无法替代真实实验。流体力学课程除了要求学习者掌握基本知识点外，还要求学习者学会知识点的应用。MOOC模式下单一的线上教学不足以激发学生的热情，课程完成率不高的缺点亦广为诟病。流体力学课程双语教学的目的在于在讲授流体力学知识的同时，培养学生具有较强的英语应用能力，学生若不能有效地完成课程学习，则新教学模式的探索就显得毫无意义。SPOC（Small Private Online Course）是小规模限制式在线课程，其受众可以限制为在校大学生，设计和利用优秀的MOOC资源，克服MOOC单一的线上学习的缺点，实施混合式教学，将MOOC之所长与面对面教学融为一体，增加师生互动，激发学生的学习热情，提高课程完成率和学习成绩。因此，SPOC模式将更加适合流体力学双语教学，帮助教师与学生突破英语水平不高的限制，高效地完成流体力学知识的讲解与学习，同时提高教师与学生的英语听说能力及英语应用能力，实现教学相长的良性循环。

四、流体力学SPOC双语教学资源

1.流体力学SPOC双语课程教学视频。众所周知，看电影学英语是提高英语水平的一个好方法，通过视频看情节，重复听取单词，更加容易了解单词的发音及其用法，当然还能学到更加地道的生活化语言。受这一方法的启发，引进国外优秀的流体力学MOOC资源，根据国内大学生思维方式、知识结构的特点进行优化，编写双语教材，精心制作流体力学SPOC双语课程教学视频，让学生听英语学流体力学知识。

2.流体力学SPOC双语实践教学视频。流体力学SPOC双语教学开展3～4周后，学生对流体力学课程及专有词汇有了一定了解，此时可以开展流体力学SPOC双语实践教学。双语实践教学视频仅提供流体力学专有词汇的中文意思，要求学生逐渐适应全英语教学。在视频页面显示实验名称，提供英文版实验目的、实验原理及实验步骤、实验数据处理方法说明、实验报告撰写要求及思考题回答要求，这部分文本依然提供鼠标取词功能，帮助学生理解实验要求。流体力学SPOC双语实践教学视频可以不局限在本校流体力学实验室能开设的实验，可以是国外的实验装置、先进测量方法等的解说，让学生了解学科的前沿知识。

五、教学过程

1.课堂教学。流体力学双语课开课前，教师将每次课的授课内容、相应的教材章节、相关的双语课程教学视频列表发放给学生，让学生明确SPOC双语教学模式下教与学双方所需要的改变与努力，以期获得良好的教学效果，同时师生共同提高英语应用能力。课堂教学采用翻转课堂的讲学模式，要求学生课前观看SPOC双语课程教学视频，理解视频中的主要内容，思考教师前一次课布置的讨论主题。在课堂上，教师讲评教学视频中的重难点，不再讲解课程的全部内容，课前备课的精力不再集中在背熟讲稿，而是更专注于主题的设置、问题的解答及流体力学知识的应用方法，预估学生可能的回答内容并准备合理有度的评论。组织学生学习小组，一个自然班通常为30名学生，分成6组，每组5人，设小组长1人。每次课教师针对重点与难点准备30个问题，基本从易到难设置，分成五轮问答。每轮小组抽签得到问题，各小组派一名学生回答，若用英语回答正确得25分，用中文回答正确得20分，回答不完全正确，由教师酌情给分。每组各成员得分之和即是该学习小组的得分，多次平均后作为平时成绩。

2.实践教学。基于流体力学SPOC双语实践教学视频，实践教学改变了传统实验教学模式。按照原有的教学方式，学生进入实验室，教师针对实验台讲解后，学生立刻开始做实验采集数据，没有时间深入思考实验相关流体力学知识，很难将理论与实践联系起来。在SPOC双语教学模式下，学生在实验前先观看相关视频，进入实验室后，实验指导教师拿出测试卡要求学生答题，全部正确后，学生才进入实验室采集数据。学生仍以课堂学习时的学习小组为单位进入实验室，采集并整理数据，形成全英文的实验报告。流体力学SPOC双语实践教学视频要求每位学生均观看，测试卡答题可由学习小组派代表完成测试，实验操作、实验数据处理以及实验报告撰写等任务由学习小组自行安排分工，小组成员协同合作，培养学生的团队合作精神。在SPOC双语教学模式下，要求学生观看双语实践教学视频8个，学生学习小组根据各自的兴趣爱好选择2个，完成实验数据采集，整理分析形成英文实验报告。教师根据实验数据及思考题准确程度给分，两项实验平均分为各学习小组的实验成绩。

六、课程考核

流体力学SPOC双语教学采用多样化的考核形式，最终成绩由课堂平时成绩（40%）、实验成绩（20%）、学习小组组长打分（10%），学生自评分（10%）及期末考试成绩（20%）组成。其中课堂平时成绩及实验成绩占60%，大幅降低了期末考试成绩的所占百分比，鼓励学生在平时认真准备双语课程的学习，真正做到学以致用。其次，课堂平时成绩、实验成绩均是以学习小组为单位给出的团体得分，要想获得好分数，各成员必须共同努力。学习小组组长对各成员打分，占最终成绩的10%。学生自评分是学生对自己的评价，在学期结束时总结自己的学习成效，占最终成绩的10%。期末考试试卷设置50%的英语题量，占最终成绩的20%。

七、结语

流体力学SPOC双语教学新模式的关键在于优质的SPOC视频教学资源和师生之间的互动配合，学习世界一流大学的教学视频优化SPOC教学资源，可以快速缩小与世界一流大学教育水平的差距，教师备课的重点由知识传授转变为知识的深入理解与应用，学生从被动地接受知识转变为主动学习知识并尝试应用。并且，教师与学生的英语听说能力、英语应用能力都能得到锻炼。在流体力学SPOC双语教学模式下，教师有更多的时间准备创新性的教学设计与教学内容，学生以团队形式组队学习，在课堂上与教师互动，培养学生灵活应用知识的能力与创新能力。基于流体力学SPOC双语教学模式，可以形成优质的双语教学师资队伍，培养学生具备创新精神、双语沟通能力和团队合作能力，满足教育国际化的需要。

参考文献：

流体力学基本知识范文第3篇

本书主要讨论在科学研究及工程实践中遇到的流体问题中偏微分方程的变换与求解问题，书中所讨论的内容在航空航天、生物力学、化学、机械工程、流体力学及地球物理学流动等领域均得到了广泛应用。

本书一共分为8章。1，介绍了复数的基本知识、解析函数、积分与柯西定理、实积分的应用等内容；2，介绍了Gamma函数，一些用微分方程定义的函数如Legend-re函数、Bessel函数、超几何函数、cheby―shev函数和airy函数等特殊函数及部分函数的积分；3，特征值问题与特征函数展开。内容包括Rayleigh判据，Sturm―Li―ouville问题，特征函数展开及应用实例，非标准特征值问题，Fourier-Bessel级数；4，格林函数边值问题，介绍源项与基本解、有源项的球壳导热问题、格林函数一阶与高阶问题、伴随与自伴问题、一阶系统：格林矩阵、特征函数展开及实例；5，主要介绍Laplace变换及逆变换、双边Laplace变换；6，Fourier变换及逆变换、Mellin变换。7，主要介绍了背风波、远场动量尾迹、Kelvin-Helmholtz不稳定度、平板Couette流动稳定性等物理问题中的微风方程的应用；8，积分的渐进展开，主要介绍渐进展开基本知识、部分积分法、Laplace积分、Watson引理、最速下降法、稳相法及Kelvin结果等内容。

本书两位作者曾多年从事相关领域研究生课程教学工作，具有丰富的教学经验，书中很多内容就是在教学笔记的基础上整理编写出来的。I.H.赫伦教授曾在哈佛大学任教，美国西北大学、马里兰大学、麻省理工学院和美国Los Alamos国家实验室等单位进行访问研究，现在任职于伦斯勒理工学院，主要从事流体流动稳定性理论研究；M.R.福斯特是俄亥俄州立大学荣誉退休教授，曾在里海大学、伦敦大学学院、邓迪大学和曼彻斯特大学等进行访问研究，目前是伦斯勒理工学院兼职教授，获得过多个教学和科研奖项，是《流体动力学》、《流体物理学》、《力学学报季刊》和《应用数学》等国际杂志的审稿人，专业是理论流体动力学。

本书结构清晰，各种概念、定理解释透彻，书中结合实际物理问题安排了大量实例，十分便于读者理解理论知识，既可以作为非数学专业学生运用数学方法研究流体力学课程的教科书，也可以作为数学专业的辅助课程参考书，同时还可以作为相关领域研究人员的参考资料。

流体力学基本知识范文第4篇

力学可粗分为静力学、运动学和动力学三部分，静力学研究力的平衡或物体的静止问题；运动学只考虑物体怎样运动，不讨论它与所受力的关系；动力学讨论物体运动和所受力的关系。

力学也可按所研究对象区分为固体力学、流体力学和一般力学三个分支，流体包括液体和气体；固体力学和流体力学可统称为连续介质力学，它们通常都采用连续介质的模型。固体力学和流体力学从力学分出后，余下的部分组成一般力学。

一般力学通常是指以质点、质点系、刚体、刚体系为研究对象的力学，有时还把抽象的动力学系统也作为研究对象。一般力学除了研究离散系统的基本力学规律外，还研究某些与现代工程技术有关的新兴学科的理论。

一般力学、固体力学和流体力学这三个主要分支在发展过程中，又因对象或模型的不同出现了一些分支学科和研究领域。属于一般力学的有理论力学(狭义的)、分析力学、外弹道学、振动理论、刚体动力学、陀螺力学、运动稳定性等；属于固体力学的有材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、断裂力学等；流体力学是由早期的水力学和水动力学这两个风格迥异的分支汇合而成，现在则有空气动力学、气体动力学、多相流体力学、渗流力学、非牛顿流体力学等分支。各分支学科间的交*结果又产生粘弹性理论、流变学、气动弹性力学等。

力学也可按研究时所采用的主要手段区分为三个方面：理论分析、实验研究和数值计算。实验力学包括实验应力分析、水动力学实验和空气动力实验等。着重用数值计算手段的计算力学，是广泛使用电子计算机后才出现的，其中有计算结构力学、计算流体力学等。对一个具体的力学课题或研究项目，往往需要理论、实验和计算这三方面的相互配合。

力学在工程技术方面的应用结果形成工程力学或应用力学的各种分支，诸如土力学、岩石力学、爆炸力学复合材料力学、工业空气动力学、环境空气动力学等。

力学和其他基础科学的结合也产生一些交又性的分支，最早的是和天文学结合产生的天体力学。在20世纪特别是60年代以来，出现更多的这类交*分支，其中有物理力学、化学流体动力学、等离子体动力学、电流体动力学、磁流体力学、热弹性力学、理性力学、生物力学、生物流变学、地质力学、地球动力学、地球构造动力学、地球流体力学等。

运动学发展简史

运动学是理论力学的一个分支学科，它是运用几何学的方法来研究物体的运动，通常不考虑力和质量等因素的影响。至于物体的运动和力的关系，则是动力学的研究课题。

用几何方法描述物体的运动必须确定一个参照系，因此，单纯从运动学的观点看，对任何运动的描述都是相对的。这里，运动的相对性是指经典力学范畴内的，即在不同的参照系中时间和空间的量度相同，和参照系的运动无关。不过当物体的速度接近光速时，时间和空间的量度就同参照系有关了。这里的“运动”指机械运动，即物置的改变；所谓“从几何的角度”是指不涉及物体本身的物理性质(如质量等)和加在物体上的力。

运动学主要研究点和刚体的运动规律。点是指没有大小和质量、在空间占据一定位置的几何点。刚体是没有质量、不变形、但有一定形状、占据空间一定位置的形体。运动学包括点的运动学和刚体运动学两部分。掌握了这两类运动，才可能进一步研究变形体(弹性体、流体等)的运动。

在变形体研究中，须把物体中微团的刚性位移和应变分开。点的运动学研究点的运动方程、轨迹、位移、速度、加速度等运动特征，这些都随所选的参考系不同而异；而刚体运动学还要研究刚体本身的转动过程、角速度、角加速度等更复杂些的运动特征。刚体运动按运动的特性又可分为：刚体的平动、刚体定轴转动、刚体平面运动、刚体定点转动和刚体一般运动。

运动学为动力学、机械原理(机械学)提供理论基础，也包含有自然科学和工程技术很多学科所必需的基本知识。

运动学的发展历史

运动学在发展的初期，从属于动力学，随着动力学而发展。古代，人们通过对地面物体和天体运动的观察，逐渐形成了物体在空间中位置的变化和时间的概念。中国战国时期在《墨经》中已有关于运动和时间先后的描述。亚里士多德在《物理学》中讨论了落体运动和圆运动，已有了速度的概念。

伽利略发现了等加速直线运动中，距离与时间二次方成正比的规律，建立了加速度的概念。在对弹射体运动的研究中，他得出抛物线轨迹，并建立了运动(或速度)合成的平行四边形法则，伽利略为点的运动学奠定了基础。在此基础上，惠更斯在对摆的运动和牛顿在对天体运动的研究中，各自独立地提出了离心力的概念，从而发现了向心加速度与速度的二次方成正比、同半径成反比的规律。

18世纪后期，由于天文学、造船业和机械业的发展和需要，欧拉用几何方法系统地研究了刚体的定轴转动和刚体的定点运动问题，提出了后人用他的姓氏命名的欧拉角的概念，建立了欧拉运动学方程和刚体有限转动位移定理，并由此得到刚体瞬时转动轴和瞬时角速度矢量的概念，深刻地揭示了这种复杂运动形式的基本运动特征。所以欧拉可称为刚体运动学的奠基人。

此后，拉格朗日和汉密尔顿分别引入了广义坐标、广义速度和广义动量，为在多维位形空间和相空间中用几何方法描述多自由度质点系统的运动开辟了新的途径，促进了分析动力学的发展。

19世纪末以来，为了适应不同生产需要、完成不同动作的各种机器相继出现并广泛使用，于是，机构学应运而生。机构学的任务是分析机构的运动规律，根据需要实现的运动设计新的机构和进行机构的综合。现代仪器和自动化技术的发展又促进机构学的进一步发展，提出了各种平面和空间机构运动分析和综合的问题，作为机构学的理论基础，运动学已逐渐脱离动力学而成为经典力学中一个独立的分支。

固体力学发展简史

固体力学是力学中形成较早、理论性较强、应用较广的一个分支，它主要研究可变形固体在外界因素(如载荷、温度、湿度等)作用下，其内部各个质点所产生的位移、运动、应力、应变以及破坏等的规律。

固体力学研究的内容既有弹性问题，又有塑性问题；既有线性问题，又有非线性问题。在固体力学的早期研究中，一般多假设物体是均匀连续介质，但近年来发展起来的复合材料力学和断裂力学扩大了研究范围，它们分别研究非均匀连续体和含有裂纹的非连续体.

自然界中存在着大至天体，小至粒子的固态物体和各种固体力学问题。人所共知的山崩地裂、沧海桑田都与固体力学有关。现代工程中，无论是飞行器、船舶、坦克，还是房屋、桥梁、水坝、原子反应堆以及日用家具，其结构设计和计算都应用了固体力学的原理和计算方法。

由于工程范围的不断扩大和科学技术的迅速发展，固体力学也在发展，一方面要继承传统的有用的经典理论，另一方面为适应各们现代工程的特点而建立新的理论和方法。

固体力学的研究对象按照物体形状可分为杆件、板壳、空间体、薄壁杆件四类。薄壁杆件是指长宽厚尺寸都不是同量级的固体物件。在飞行器、船舶和建筑等工程结构中都广泛采用了薄壁杆件。

固体力学的发展历史

萌芽时期 远在公元前二千多年前，中国和世界其他文明古国就开始建造有力学思想的建筑物、简单的车船和狩猎工具等。中国在隋开皇中期(公元591～599年)建造的赵州石拱桥，已蕴含了近代杆、板、壳体设计的一些基本思想。

随着实践经验的积累和工艺精度的提高，人类在房屋建筑、桥梁和船舶建造方面都不断取得辉煌的成就，但早期的关于强度计算或经验估算等方面的许多资料并没有流传下来。尽管如此，这些成就还是为较早发展起来的固体力学理论，特别是为后来划归材料力学和结构力学那些理论奠定了基础。

发展时期 实践经验的积累和17世纪物理学的成就，为固体力学理论的发展准备了条件。在18世纪，制造大型机器、建造大型桥梁和大型厂房这些社会需要，成为固体力学发展的推动力。

这期间，固体力学理论的发展也经历了四个阶段：基本概念形成的阶段；解决特殊问题的阶段；建立一般理论、原理、方法、数学方程的阶段；探讨复杂问题的阶段。在这一时期，固体力学基本上是沿着研究弹性规律和研究塑性规律，这样两条平行的道路发展的，而弹性规律的研究开始较早。

弹性固体的力学理论是在实践的基础上于17世纪发展起来的。英国的胡克于1678年提出：物体的变形与所受外载荷成正比，后称为胡克定律；瑞士的雅各布第一·伯努利在17世纪末提出关于弹性杆的挠度曲线的概念；而丹尼尔第一·伯努利于18世纪中期，首先导出棱柱杆侧向振动的微分方程；瑞士的欧拉于1744年建立了受压柱体失稳临界值的公式，又于1757年建立了柱体受压的微分方程，从而成为第一个研究稳定性问题的学者；法国的库仑在1773年提出了材料强度理论，他还在1784年研究了扭转问题并提出剪切的概念。这些研究成果为深入研究弹性固体的力学理论奠定了基础。

法国的纳维于1820年研究了薄板弯曲问题，并于次年发表了弹性力学的基本方程；法国的柯西于1822年给出应力和应变的严格定义，并于次年导出矩形六面体微元的平衡微分方程。柯西提出的应力和应变概念，对后来数学弹性理论，乃至整个固体力学的发展产生了深远的影响。

法国的泊阿松于1829年得出了受横向载荷平板的挠度方程；1855年，法国的圣维南用半逆解法解出了柱体扭转和弯曲问题，并提出了有名的圣维南原理；随后，德国的诺伊曼建立了三维弹性理论，并建立了研究圆轴纵向振动的较完善的方法；德国的基尔霍夫提出粱的平截面假设和板壳的直法线假设，他还建立了板壳的准确边界条件并导出了平板弯曲方程；英国的麦克斯韦在19世纪50年代，发展了光测弹性的应力分析技术后，又于1864年对只有两个力的简单情况提出了功的互等定理，随后，意大利的贝蒂于1872年对该定理加以普遍证明；意大利的卡斯蒂利亚诺于1873年提出了卡氏第一和卡氏第二定理；德国的恩盖塞于1884年提出了余能的概念。

德国的普朗特于1903年提出了解扭转问题的薄膜比拟法；铁木辛柯在20世纪初，用能量原理解决了许多杆板、壳的稳定性问题；匈牙利的卡门首先建立了弹性平板非线性的基本微分方程，为以后研究非线性问题开辟了道路。

苏联的穆斯赫利什维利于1933年发表了弹性力学复变函数方法；美国的唐奈于同一年研究了圆柱形壳在扭力作用下的稳定性问题，并在后来建立了唐奈方程；弗吕格于1932年和1934年发表了圆柱形薄壳的稳定性和弯曲的研究成果；苏联的符拉索夫在1940年前后建立了薄壁杆、折板系、扁壳等二维结构的一般理论。

在飞行器、舰艇、原子反应堆和大型建筑等结构的高精度要求下，有很多学者参加了力学研究工作，并解决了大量复杂问题。此外，弹性固体的力学理论还不断渗透到其他领域，如用于纺织纤维、人体骨骼、心脏、血管等方面的研究。

1773年库仑提出土的屈服条件，这是人类定量研究塑性问题的开端。1864年特雷斯卡在对金属材料研究的基础上，提出了最大剪应力屈服条件，它和后来德国的光泽斯于1913年提出的最大形变比能屈服条件，是塑性理论中两个最重要的屈服条件。19世纪60年代末、70年代初，圣维南提出塑性理论的基本假设，并建立了它的基本方程，他还解决了一些简单的塑性变形问题。

现代固体力学时期 指的是第二次世界大战以后的时期，这个时期固体力学的发展有两个特征：一是有限元法和电子计算机在固体力学中得到广泛应用；二是出现了两个新的分支——断裂力学和复合材料力学。

特纳等人于1956年提出有限元法的概念后，有限元法发展很快，在固体力学中大量应用，解决了很多复杂的问题。

流体力学基本知识范文第5篇

煤矿机械各相关课程实用性很强，内容涉及面广，教学难度较大，为满足专业教学的基本要求，又可使学生在日后能具有较强的发展潜力，在内容安排上既应注重基本理论的学习，还要更加注重实践能力的培养。要建设与煤矿机械课程相配套的实验实训环境，并充分利用校模拟矿井和矿山机电实训中心的设备资源，使理论教学与实践教学相辅相成，互相促进。教师应关注并收集煤矿机械最新发展状况的相关资料，将其融人到自己的教学内容之中去。一方面，这可以使学生掌握课程的最新发展动态，调动学生学习的积极性；另一方面，它也可以使学生认识到这是一门动态性的课程，其所学内容是在不断地更新和发展的，从中得到终身学习的启示。实验实训教学法是提高学生综合素质、锻炼学生动手能力、培养学生创新意识的重要环节；是在实验室、模拟矿井和矿山机电实训中心完成相关理论教学与实践教学的一种教学方法，它把理论教学的内容融入到实验实训中去，充分体现理论与实践相结合，课内实验与课外实践相结合，实验与科研相结合，基础训练与创新相结合，实践与社会发展需求相结合，使实验实训教学既符合教学大纲的基本要求，又利于学生的个性化发展。

二、煤矿机械课程理论与实践教学改革的课程建设

按照源于煤矿，服务于煤矿的宗旨，逐步开发了采掘机械使用与维护精品课（自治区级）、采掘机械液压传动精品课、矿井运输提升精品课、流体力学与流体机械精品课。各精品课都建立了丰富的课程教学电子资源库，内容包括《液压传动与采掘机械》、《矿井运输提升》、《流体力学与流体机械》各课程的教学大纲、电子教案、教学动画、教学课件、教学案例、实训指导手册、设备操作规程、学习指南等。

三、煤矿机械课程理论与实践教学改革的基本条件

为煤矿企业培养合格的应用型人才需具备三个基本条件：师资力量、硬件条件和教学方法。

（一）师资力量煤矿机械课程应打造一支学历结构、职称结构、知识结构合理的老中青结合的“教学研究型”和“实践操作型”教师队伍。各专任教师不仅能上好《液压传动与采掘机械》、《矿井运输提升》、《流体力学与流体机械》等相关课程，还应能胜任其担任课程的实习实训工作，同时能够经常通过分析职业岗位能力要求和更新的变化，以工学结合的理念整合课程内容，不断深化教学改革。精心选取企业真实工作任务为教学案例，教学过程紧贴实际工作过程，注重以实例化和形象化培养学生的实践能力，符合职业和岗位的要求，教学特色突出，成为一支专业技能水平高，教学能力强的优秀教师团队。

（二）硬件条件煤矿机械课程实验实训教学基地有：模拟矿井、矿山机电实训中心、液压传动系统与液压元件实验室、工程训练中心。其功能主要为：模拟矿井：可以对学生进行采煤机械、掘进机械、液压支架、运输机械、矿井提升设备和流体机械的构造与原理、操作与运行等技能的培训。矿山机电实训中心：可以对学生进行采煤机械、掘进机械、液压支架、运输机械、矿井提升设备和流体机械的构造与原理、诊断与维护、拆装与检修等技能的培训。液压传动系统与液压元件实验室：可以针对煤矿机械液压系统与液压元件进行教学大纲所要求的全部实验项目，还可进行有关的创新与科研实验。工程训练中心：可以对学生进行采煤机械、掘进机械、液压支架、运输机械、矿井提升设备和流体机械拆装、维护、检修等工作过程中所需的钳工、车工、焊工等基本技能的培训。

（三）教学方法多媒体教学：利用多媒体设备，可以使相关课程中所涉及的许多先进设备、机械构造、生产过程等通过录像、视频、动画和图片等形式呈现给学生，使学生从枯燥的原理、公式和文字中跳出来，增强他们的感性认识，加深他们对相关知识的理解和记忆，激发他们学习的热情。项目教学法：按照职业要求设置理论知识与实践技能，以培养职业能力—即“设备构造与原理、设备检修与维护、设备操作与运行”为目标，并具备技术革新与技术创新的潜在能力。现场教学法：在校模拟矿井和矿山机电实训中心，针对有关煤矿机械结构原理及使用与维护这一任务，首先讲解有关煤矿机械的组成及工作原理、完好质量标准、日常维护的内容和方法，然后让学生诊断和处理预先设置的故障。实训教学法：在校模拟矿井和矿山机电实训中心，针对有关煤矿机械的基本操作，首先讲解类型、结构及工作性能、国家职业标准对操作者的要求及安全操作基本知识；然后进行实训，使之达到操作熟练、姿势端正、各项操作准确无误。并获取相关证书。

四、结语