[《伯努利方程及其应用》说课设计]伯努利方程的应用

　　摘要：通过说教材、说教学法、、教学程序设计三方面对大学物理《伯努利方程及其应用》章节设计说课方案，展现大学物理灵活的教学方法，为教师授课提供科学的借鉴，提高课堂的教学质量。
　　
　　关键词：伯努利方程 说课设计 应用
　　一、说教材
　　（一）教材中的地位与作用
　　伯努利方程及其应用，编排在教材的第五章第五节中的第三小节，是在学生初步了解理想流体、稳定流动等基本概念及连续性原理的基础上提出的,具有两大特点，一是综合性强，要综合运用前面的质点运动学和功能原理的知识；另外一个特点是与实际生活紧密相关，力求运用所学的知识分析和解决实际问题。同时，它还是下一节要学习的《黏性流体的运动》的基础。所以无论从大纲的要求上看，还是从物理学知识的扩展上看，本节都具有承前启后的重要作用。
　　（二）教学目标
　　根据学生的知识结构及水平，确定教学目标如下：
　　1.知识目标。掌握伯努利方程的推导过程及适用条件；
　　2.能力目标。通过对实例的定性分析，培养学生对实际问题建立物理模型和分析推理能力。
　　3.情感目标。让学生体会到生活中处处蕴含物理知识，从而进一步培养学生学习物理的兴趣。
　　（三）重点与难点
　　从标题可以看出，这节课主要包括两方面，伯努利方程和方程的应用，推导方程及运用方程解释和分析物理现象很自然就成为学习的重点，同时也是本节课的难点。
　　二、教法和学法
　　本着教学有法，但无定法，贵在得法的原则，本节课采用以教师为引导，学生探究和实验为主的启发式教学方法。
　　三、教学程序设计
　　伯努利方程看起来是一个高深的物理名词，当同学们从历史上一次撞船事件进入学习，欣赏过形象的动画演示、利用身边的喷雾器、漏斗、乒乓球、白纸亲自动手做试验后，就能体会到生活中处处蕴含着物理规律，不由自主地激发求知欲和探索自然规律的热情。
　　本节课的特色是：学生从问题开始进入探究学习，在整个教学活动中，学生始终观察、思考、动手、实验，然后学生又带着问题离开课堂。教学中以理论为基础，以实验和多媒体为手段，充分发挥教师的启发引导作用，调动学生的学习主动性，将探究问题延伸到课外。
　　（一）历史故事导入新课(2分钟）
　　
　　1912年秋，当时世界上最大的邮轮之一“奥林匹克号”，以25公里/小时的速度向前航行，比它小得多的英国铁甲巡洋舰“哈克号”以34公里/小时的速度同向航行。“哈克号”从后面赶上“奥林匹克号”，两船横向距离不超过110米。当“哈克号”巡洋舰的船首与“奥林匹克号”邮轮的船尾相并列后，巡洋舰好象受到了一种不可见的巨大力量的作用，竟不顺从舵手的操纵，自动扭转了船头，几乎笔直地向邮轮冲去，结果“哈克号”的船头把“奥林匹克号”的右舷撞了一个大洞。事后，海事法庭进行了审理。判定“奥林匹克号”船长没有下令给横着开来的“哈克号”让路，造成过失。这个案件就如此糊里糊涂地结束了。其实，这是一起错案。撞船事件的发生，不是由于船长或舵手的操纵失误，而是一个物理规律作用的结果。这就是今天我们要学习的内容――伯努利方程及其应用。
　　（二）课程总体设计
　　1.伯努利方程的推导（20分钟）
　　(1)基于连续性原理和功能原理的推导
　　伯努利方程是理想流体作稳定流动时的基本方程，它指出流体在流管中各截面上的压强、高度和流速之间的关系。它是根据连续性原理和功能原理而得出的，下面应用这两个原理推导这个方程。
　　
　　由功能原理，外力和非保守内力对系统所做的功等于系统机械能的增量。因为理想流体没有黏性，所以在我们的问题中，不存在非保守内力，只需考虑外力作功就可以。
　　
　　由于在推导过程中方程等号两端同除以体积V，所以可以说伯努利方程的物理含义是：理想流体作稳定流动时，在流管中任何截面处，单位体积流体的动能、单位体积流体的势能和该处单位体积流体的压强能之和是一恒量。
　　（2）伯努利适用条件
　　伯努利方程是在理想流体、稳定流动和同一流管这三个条件下推导出来的。如果流管很细，流管就是流线，所以我们可以说，伯努利方程的适用条件有三：理想流体、稳定流动和同一流管（或流线）。
　　2.应用(18分钟)
　　伯努利方程是流体动力学的基本方程，在航空、航海及日常生活中有着广泛的应用，我们通过分析两个实例来体会伯努利方程的作用。
　　（1）喷雾器
　　这是一个小型喷雾器，下部为一个玻璃容器，上部为一个粗细不均匀的导管，一端连着一个气囊，中间有一个竖直管通至容器中。我
　　
　　演示一下。压缩气囊，形成喷雾。喷雾器的工作原理是什么呢？接下来，做以分析。
　　
　　在生活中喷雾器的使用十分广泛，例如农民们喷洒农药的装置、香水瓶等。
　　（2）撞船事件
　　那么前面提到的撞船事件的真正原因是什么呢？一起来分析一下！
　　
　　根据伯努利方程，流体的压强与它的流速有关，流速越大，压强越小；反之亦然．用这个原理来审视撞船事件，就不难找出事故的原因了。两船撞在一起，是由于两船并行时，两船之间的水比外侧的水流得快，中间水对两船内侧的压强小于外侧水对两船的压强。于是，在外侧水的压力作用下，两船渐渐靠近，最后相撞。又由于“哈克号”较小，在同样大小压力的作用下，它向两船中间靠拢时速度要快的多，因此，造成了“哈克号”撞击“奥林匹克号”的事故。现在航海上把这种现象称为“船吸现象”。所以在海上航行的船只横向距离不能太近。同样道理，在火车飞驰而来时，严禁人们进入安全线以内的区域。
　　3.课外延伸（3分钟）
　　和同学们来做两个小实验，亲自感受一下伯努利方程的存在。
　　(1)漏斗大口向下、将乒乓球放在漏斗中，从上向下吹气，请一个同学来做这个实验。大家注意观察会出现什么现象？乒乓球并不会因为吹气和重力作用下掉下去。这是什么原因呢？
　　(2)请同学手握两张白纸，让纸自然下垂，在两张纸中间向下吹气，两张纸怎样运动得呢．两张纸没有因为吹气而分开，却贴近了？这又是什么原因呢？这些问题留给同学们课下探讨！
　　4.小结（2分钟）
　　以上学习了伯努利方程及其应用，让我们共同回顾一下这节课的主要内容：首先利用连续性原理和功能原理，推导出伯努利方程，给出方程适用条件，运用方程分析了两个实际例子：喷雾器和撞船事件。希望大家通过这节课的学习掌握方程的推导方法-理论分析方法，牢记重点内容伯努利方程及适用条件，灵活运用方程解释生活中的物理现象。
　　5.板书设计
　　伯努利方程与应用
　　一、伯努利方程
　　（一）推导
　　（二）适用条件
　　二、伯努利应用
　　（一）喷雾器
　　（二）撞船事件
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