1、山西医科大学 物理教研室 白翠珍 办公电话： 4135817,大学物理与中学物理的区别,教学内容中学物理研究特殊性问题大学物理研究一般性问题 数学工具中学物理以初等数学和几何学为工具大学物理以高等数学为工具 学习方式中学物理讲授内容和知识的消化在课内进行大学物理课上以讲授知识为主，课下自已消化理解。 大学课堂：教学内容多，难度大（相对），进行速度快，作业数量少。,学习要求： 1. 重点掌握每个概念的引入、定义。规律的表述、数学表达式、适用范围和条件。 2.学习研究和解决问题的的方法。 3.重视数学知识和技巧应用（重点微积分应用） 。 4.掌握预习、笔记、复习、总结等一般的学习技巧。 5.认真完
2、成作业（及时、独立完成）。 6.尽快适应，自觉学习。 答疑：实习课老师,学习园地,定价：12元/本 地点：物理实验准备室 4135817 时间：第一次实习课 要求： 以班为单位集体登记购买 （班长负责）,简介： 内容提要 需要记住的公式 讲授内容 习题 典型例题 部分习题解答 补充习题及解答 补充内容：X-CT原理 教学内容一览表 实验轮转表 模拟题 医学图像（彩页）,考试：理论80%+实习20%,目录,第二章 流体的运动 第五章 分子动理论 第三章 振动和波 第四章 声波 第七章 静电场 第八章 直流电 第九章 稳恒磁场 第十一章 几何光学 第十二章光的波动性 第十四章 X射线 第十五章原子
3、核和放射性,第二章 流体的运动,理想流体 稳定流动 伯努利方程 粘性流体的运动 粘性流体的运动规律,流体的概念 刚体：在任何力的作用下（运动过程中）物体的各个部分之间的距离都保持不变 流体：没有固定的形状，随容器的形状而定 流体的特点：流动性,流体力学：,流体静力学：流体静止状态 流体动力学：流体运动状态 研究学习流体动力学的意义： 血液循环系统中血压、血流量、血流速度； 呼吸道内气体的输送。,第一节 流体的基本模型,一、流体运动的研究方法 1两种研究方法拉格朗日法：锁定质元，根据牛顿定律研究每个质元的运动规律 欧拉法：锁定空间某些点，研究流经这些点的质元运动状态及规律。,（1）压缩性 例：水
4、 10C 增加1atm 体积减小1/20000 液体压缩性很小,可忽略。,2理想流体模型,（2）粘滞性,a河水层流.EXE,各层间常有相对滑动发生。 存在摩擦力粘滞性 比较： 水、酒精内摩擦力很小 甘油、糖浆、血液内摩擦力很大,定义：,绝对不可压缩，完全没有粘滞性的流体。 问题： 哪些液体可以看成理想流体？ 水 酒精,理想流体,3流速场、流线与流管 流速场：流体空间，与流速对应。 流线： 在流速场中画一系列假想曲线，切线方向与流速方向一致。,流线,流管,流管： 横截面S 通过周边作流线 流管。,4. 流量 体积流量（简称流量）：单位时间内通过流速场中任一截面的流体体积。 质量流量：单位时间内通
5、过流速场中任一截面的流体质量。,二、定常（稳定）流动,同一时刻： 空间各点流速不同 同一地点： 不同时刻流速也不相同 关系：,一般情况：,特例： 空间各点的流速不随时间变化 稳定流动,关系,流线、流管稳定流动时的特点：,问题：变化吗？ 相交吗？流出吗？ 流线流管分布不随时间变化。 流线不会相交。 流管内、外的流体不相混。,1-1,三、连续性方程,条件：稳定流动 定性分析：流速？,动态讨论：,根据质量守恒原理：,若流体不可压缩,连续性方程,条件： 稳定流动，不可压缩。,意义：,体积流量守恒,问题： 动脉、毛细血管血流速度大小如何考虑？,血液循环系统,参考数据： 动 =30cm/s 毛=0.1cm
6、/s主动脉截面3cm2 ，毛细血管总截面900cm2,第二节 伯努利方程,一、伯努利方程的建立,a伯努利实验.swf,根据：功能关系,动态过程：, 外力作功：, 机械能的增量,动能增量：,势能增量：,将代入式：同除V并整理,意义：理想流体稳定流动时，同一流管的不同截面处单位体积流体的动能、势能、和该处压强能之和是一恒量。,-伯努利方程,应用时注意： 在一流线适当的地方取两点，根据式列方程。 联合使用伯努利方程和连续性方程 。 与大气接触处压强近似为大气压。,名称：,条件： 理想流体、稳定流动同一细流管(流线),能：动能 势能 压强能 压强： 动压强 重力压强 静压强,1-2,流量为 0.12m
7、3/s 的水流过图示管子 A点压强2105 N/m2 截面积100cm2 B点截面积60 cm 2 求A、B点的流速和B点的压强。 （稳定流动）,例题：,根据伯努利方程,解：,二、伯努利方程的应用,1水平管中压强与流速的关系,空吸现象,汾丘里流量计,流速计,2均匀管中压强与高度的关系,压强计原理,3. 两端等压的管中流速与高度的关系,小孔流速问题,虹吸管,（1）空吸现象,吸上液体 混入气体 吹成雾,例如：喷雾器。,雾是水的微滴,液体在水平管中流动：,结论：流速大的地方压强小。,放录象28分,（2）汾丘里流量计,解得,汾丘里管,利用汾丘里流量计的测量原理，设计一种测量气体流量的装置,（3）流速计
8、,一端口截面/ 流线,另一弯口迎着流线 流线 滞止区v= 0,C、D两点,比托管,构造：,体位对血压的影响 P44,(流速不变或流速改变不考虑),血压与测量部位 （头、脚 ）、体位（直、卧）有关。,2均匀管中压强与高度的关系,头静脉压减少,脚静脉压增加,长颈鹿 低头喝水和抬头吃树叶，头部血压变化很大。,提示： 测量血压时应有固定的体位与测量部位。,小孔流速问题,设 在大容器的水面下h 处的器壁上有一小孔，水由此处流出，试求水流出之速度。,3两端等压的管中流速与高度的关系,问题：若B处封口,动能转化为压强能,2-1,虹吸管,问题1：流速与哪些因素有关？,问题2：为了使水尽快抽完，如何布置管子形状
9、？,（1）出口流速：对于A、D两点,A、D两点高度差越大，流速越快。,问题：出口流速可以无限大吗？,考虑：最高点处的压强.高处压强小，最小为何？,可见: 吸水管的BD之间的高度差必须小于p0/g AB间的高度差不应超过p0/g,虹吸管才能正常工作。,（2）压强与高度的关系,对于B、D两点,例题2-1水在压强为4105Pa的作用下经内径为2.0cm的水管流入用户，管内水的流速为4m/s，被引入5m高处的浴室。浴室内小水管内径为1.0cm。求浴室小管中水的流速和压强。,解 设室外水管截面积为S1、流速为v1、浴室小水管的截面积为S2、流速为v2。将水视为理想流体，则由连续性方程可得小管中流速 由伯
10、努利方程有 式中p14105Pa 、水的密度1103 kg/m3 、h2-h1=5m,故小水管中水的压强为,若将水龙头关闭，则小水管中水的压强为,一、牛顿粘滞定律,定义速度梯度：,第三节 粘性流体的流动,说明： 是粘度系数 与流体性质 和温度有关温度T （液体）。单位：pa s （帕秒）,摩擦力的大因和哪些因素有关呢？实验,-牛顿粘滞定律,表2-1,1.层流和湍流 演示实验： 分析速度：,结论：管内流体是分层流动的层流,二、层流与湍流 雷诺数,当 层流破坏, 湍流,湍流又称乱流、扰流、紊流。,相混 不规则 有旋涡,湍流小溪,2.雷诺数,观察层流、湍流,开度1,开度2,开度3,从层流 湍流 与那
11、些因素有关呢？, 易发生湍流,实验表明：R e 2000 湍流1000R e 2000 过渡流,引入雷诺数：,无量纲纯数,湍流的发生还与管道光滑程度、形状、弯曲程度等有关：转弯、分支处易发生湍流,2-2,动脉粥样硬化病变好发于动脉分支、弯曲部位，因为血液在这些部位容易发生湍流,特点： 有声音，听诊器来辨别血流是否正常。,演示实验,三.粘性流体的伯努利方程,定性讨论： 粗细均匀的水平管，实际流体作层流流动,定量关系,分析能量： 动能、势能不变； 压强能 内能,特例：粗细均匀的水平管,四、斯托克司定律,斯托克司定律,当固体小球以不大的速率在流体中运动时,受力分析：,重力,浮力,粘滞阻力,收尾速度,
12、第四节 泊肃叶定律,法国医生泊肃叶研究了血管内血液的流动,理论上维德曼得出比例系数,流阻,令,流阻,值得注意：,例如血管病变：,若想增加血流量增加血压。,高血压： 服用扩张血管的药物，减小流阻。 不变的情况下，血压降低。,小结,基本概念： 理想流体 稳定流动,绝对不可压缩，完全没有粘滞性,空间各点的流速不随时间变化,连续性方程,条件： 稳定流动，不可压缩。,伯努利方程,条件： 理想流体、稳定流动。,粘性流体的流动,层流和湍流,雷诺数：,R e 2000 湍流1000R e 2000 过渡流,牛顿粘滞定律,斯托克司定律,泊肃叶定律,流阻,3-1,教材P 46：（3-17）,3-1,现有的喷雾器有
13、几种 (1) 伯努利原理。低速流动的水流向高速的流动的空气。水被高速空气撕成一小滴一小滴 (2) 第二种用的是把水压入细管造成高速水流，高速水流碰到障碍物后裂成小水滴。家用的喷雾器多用这种结构，成本低。 (4) 第三种是超声雾化。振动可以在水面引起“浪花”小水滴也很小，这些小水滴就成了雾。医院里治疗呼吸道疾病的喷喉机就是用超声雾化。,目录（护理）,第三章 流体的运动 第七章 分子动理论 第四章 振动 第五章 波 第十三 章 波动光学 第十四 章 几何光学 第十六 章 X射线,注意： 实习晚上6：30,课时： 理论42 实习8 绪论3 表面张力系数测量3 旋光计测糖溶液的浓度2 考核：80+20,梵高画作暗藏数学公式癫痫令其洞察湍流奥秘,据报道，物理学家经过研究发现，梵高的画作里出现的那些深浅不一的漩涡竟然和半个世纪后科学家用来描述湍流现象的数学公式不谋而合。梵高这些画作全属其后期作品，当时他的癫痫症经常发作。物理学家发现，这些作品都能找到湍流经典数学模型的影子，并相信癫痫令梵高产生的幻觉，可能赋予他洞察湍流奥秘的能力。,梵高名作星空(上图) 完全符合真实世界的云层 (下图),课间休息,晴空湍流,
