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流體力學發展史范文1
關鍵詞：流體力學；教學改革；探討
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A
流體力學是一門研究流體運動基本規律以及流體與物體之間的相互作用力的學科，它作為一門嚴密的且應用面很廣的專業基礎學科，是以數學、物理學為基礎發展起來的，也是土木、機械、動力、水利、環境等學科的一門技術基礎課程。改革開放以來，雖然各院校在該課程教學實踐中都積累了豐富的經驗并取得了不少成果，但是在該課程建設中仍存在著許多問題。論文結合教學現狀，從學生興趣培養、教學方法改革以及師資隊伍建設三方面探討提高流體力學教學水平的方法。
一、 流體力學教學現狀
流體力學是一門主要研究流體平衡和運動規律及其實際應用的技術科學，具有理論性強、工程實際應用廣、概念和方程較多且易混淆、對學生高等數學知識及綜合分析和處理問題能力要求較高等特點。流體力學建立在理論、計算、實驗三大技術手段之上，是化工、土木、機械等眾多學科或專業的基礎學科。另外，流體力學在環境工程設計和實際工程中也有著廣泛的應用，是水處理設備設計與應用的必備知識，以及生態分析的重要理論基礎。同時，流體力學是環境工程與其他學科體系溝通的橋梁，這個橋梁作用是其他基礎課或專業課無法替代的，直接影響到環境工程學科體系的完善性。因此，提高流體力學課教學質量，使學生學好本門課程，培養學生分析問題的能力和創新能力，對流體力學課程教學進行改革以適應學科發展顯得十分必要。
目前國內院校的流體力學課程教學過程大體可歸納為“課前預習、課堂教師講授、實驗室實驗、課后教師評閱”的四段串行模式。實踐證明，這種傳統的教學模式在強化理論教學成果以及動手能力的培養方面效果比較顯著，然而在創新意識培養方面卻收效甚微。原因在于：①理論教學中注重經驗理論與公式的講解，而公式多且乏味，導致教師難教，學生難懂，課堂教學缺乏生動性。另外，本科流體力學理論教學模式多為填鴨式教育，對學生而言，流體力學課缺少客觀體驗，理論抽象，不易理解，而由此帶來了一系列的問題是現在流體力學課程教學的主要障礙；②目前，大部分院校的流體力學實驗教學多采用傳統驗證性實驗，每一學生進行的實驗完全相同，教師由實驗報告的數據評定實驗成績。雖然實驗有利于增進學生對理論知識的理解，但此手段不能激發學生的積極性，無法體現學生的主體性，也不能培養學生的創造性[1]。由于實驗教學內容多數為驗證性實驗，在按既定的理論知識和實驗方案實踐的過程中，學生所得到的主要是從理論知識到實踐成果的收獲，而教師的作用主要是理論知識的傳授，具體實驗的演示、引導與糾錯，甚至有時會耳提面命，因此學生作為學習主體的創造性很難有機會得到展示。
因此，采用一種有效的教學方法進行流體力學理論和實驗教學的改革，激發學生的學習積極性和主動性，以提高流體力學課程教學質量，并對相關專業產生積極的影響，從而促進學生創新性的培養非常有必要。
二、 培養學生對邏輯思維的興趣
學生對任何概念和公式的形成、理解有一個過程，而在流體力學中，這些概念、公式又較為抽象，要求學生具備較強的邏輯思維能力，因此，根據學生掌握知識的快慢，耐心引導學生進行邏輯思維，培養學生對邏輯思維的興趣，使他們產生對邏輯推理的愛好，就成為教學中的關鍵。例如，流體力學中的三大方程――連續性方程、動量方程和能量方程需通過輸運公式逐步推導而來，如此的教學安排便使知識較為系統、連貫、緊湊，并有利于認識各個方程的物理意義。而輸運公式的推導由于邏輯性較強，講授時就需要花費較多的學時和精力來理清邏輯思路，理解每一步推導中的物理含義和數學要領，使學生對輸運公式有一個清晰準確地理解。最后，將輸運公式中的物理量換成質量、動量、能量即可得出連續性方程、動量方程和能量方程，如此便形成了較為完整的邏輯演繹體系。此種方式不僅使理論教學更加清晰明了，而且會使學生對將要學習的知識接受產生極大興趣，具有更加強烈的探索感和求知欲。
三、 教學方法探討
教學方法作為聯結教師和學生的重要紐帶，在提高教學質量方面起著重要的保證作用。為了更好地適應學科發展要求，工科“流體力學”課程方法的改革勢在必行，作者結合自身多年的教學經驗，針對該課程特點，認為應該在以下幾個方面進行課程教學方法改革。
（1）重視緒論課的作用
部分教師認為緒論課僅是對流體力學的簡單介紹，作用不大，所以對緒論的授課過程照本宣科、枯燥無味。其實緒論課對整個教學活動的成功與否起了至關重要的作用，它不僅是學生了解流體力學課程的窗口，也是教師教學水平的第一次展示。
講授緒論課的較好方法是介紹流體力學的成就、發展方向、廣闊前景及其在國民經濟中的重要作用等。教師要注重講解流體力學知識在工程中的應用，特別是教師自己承擔的科研項目，以展示流體力學在科學和工程技術中所取得的輝煌成就[2]。例如，通過介紹流體力學理論在“神舟號”系列飛船上的廣泛應用，使學生明白流體力學這門相對古老的學科還具有旺盛的生命力；通過介紹美國華盛頓州的塔科馬懸索橋在1940年秋天的大風中倒塌的例子，說明在實際工程中忽視流體力學會造成巨大的災難[3]。另外，流體力學的發展史對于激勵學生的學習熱情也有著非常重要的作用。在上課的同時，要善于借助互聯網，及時的將一些重要理論的發展過程、重要研究成果展現在學生的面前[4]。
（2）從實例中引出教學內容
流體力學雖有概念多、邏輯性強、理論上較難理解的特點，但卻與生活和生產實際密切相關。在具體教學內容的講解過程中，穿插一些生活中的現象，并結合課本中的理論“雙管齊下”，利用學生求趣、求新、求知的心理，引導學生學習并掌握教學內容。例如，在講流體粘性時，比較水的粘性和油的粘性；在講流體靜力學知識時，可講一些水庫垮壩事件，主要是設計時有缺陷和施工存在著質量問題，不能承受水對壁面的靜壓力。另外，還可以進行一些相關事例的延伸，如是否建設三峽工程時流體力學專家的爭論，通過分析得到的建設三峽工程必要性的結論等，使學生切實體會到學好流體力學的重要性[5]。利用這些鮮活的事例，使課堂教學更生動、更有意義。
（3）師生互動，培養良好學風
調動學生主動的學習，培養學生良好的學風，提高學生綜合素質，是加強流體力學教學效果的重要條件。作者在每次講課后都會對本次課程的內容進行總結，然后下次課隨機抽取部分學生回顧上次課的內容，并讓其他學生作出補充和建議。在課堂上，多為學生提供隨堂練習的機會，師生互相之間進行探討和思考，針對練習中的問題講解做題思路和方法，給予糾正和補充。這種授課模式充分調動了學生的主觀能動性，課堂氣氛活躍，有利于拓寬學生的思維深度，查漏補缺。學風對于任何一門課程教學的成功與否都起到了非常關鍵的作用，所以從第一堂課、第一次作業就要嚴格要求學生，對作業的批改做到一絲不茍，指出其作業中的各種問題并要求其修改。例如，要求學生對作業中的每道題，在解答時必須寫出已知、求解，并畫出相應圖示，這些小細節可以幫助學生以簡明的方式加深理解題意，取得了較好的效果。
（4）重視實驗教學
流體力學按研究方法可以分為理論流體力學、實驗流體力學和計算流體力學。實驗流體力學是理論流體力學發展的基礎，是計算流體力學的檢驗依據。因此，實驗教學在流體力學教學中有著極其重要的地位。流體力學中的公式繁多，難以記憶，難以理解，通過實驗可以加強學生對公式的感性認識，有助于學生深刻理解公式和概念的物理意義。例如，在講解伯努利方程意義的時候，單從公式上講解并不形象，通過能量方程實驗，可以使學生非常直觀的理解伯努利方程中每一項對應的意義。對于沒有開的實驗課，通過在網絡上收集照片、視頻等展示給學生，也可提高學生對理論知識的理解[6]。
（5）傳統教學方式和多媒體技術互補
過去，流體力學課程在教學手段上采用板書教學，這種方式能夠在教師的書寫和同步的講解中促進學生的積極思維與參與意識，但對教學內容中比較抽象的概念、復雜的流動現象和流動規律，很難用語言和文字準確、形象地描述。多媒體教學最大的優點是形象、生動、具體、直觀、易于理解且信息量大，但也有不能突出推導過程和思維、學生對知識的掌握比較膚淺的一些弊端。將傳統教學方法和多媒體技術綜合應用于教學過程是一種很好的方法，在講授偏重于推導過程的內容時采用傳統授課方式，而講授直觀形象的內容時采用多媒體教學方法，做到取長補短、優化組合，會獲得較好的教學效果[7]。
四、師資隊伍的建設
為適應素質教育的需要，教師不僅要掌握先進的教學手段，而且要努力研究實施素質教育的教學方法。在實際教學過程中，要靈活應用各種教學方法，并且要善于歸納總結教學經驗，虛心向有經驗的教師請教，同時要高度重視學生的反饋信息，不斷調整自己的教學思路，只有這樣才能逐步提高自己的教學水平。社會發展對教師的自身素質提出了更高的要求，教師要明確教學水平的提高和發展是一個畢生的過程，教師應該不斷開闊視野，更新知識體系，才能形成對流體力學更深層次的理解和認識。
五、 結論
論文結合流體力學教學現狀，從學生興趣培養、教學方法改革及師資隊伍建設三方面論述的教學方法，將教與學有機結合起來，使枯燥的流體力學課堂變得生動活潑，多方面激發學生的主動性、積極性及創造性。將上述方法運用于教學實踐后發現，該方法能夠有效的提高流體力學課程的教學效果。
參考文獻
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流體力學發展史范文2
關鍵詞：傳熱發展，傳熱方式，蒸發器
Abstract: This paper introduces the developing history of heat transfer, the heat transfer about the classification and the respective characteristic, tells the story of two kinds of heat transfer theory. Finally, the application of the object in the industry in the heat transfer process were introduced, and emphasizes its application in the field of evaporator
Keywords: heat transfer, heat transfer, evaporator
中圖分類號：TL331 文獻標識碼：A
一傳熱發展
對流換熱的真正發展是在19世紀末葉以后。1904年德國物理學家普朗特的邊界層理論和1915年努塞爾的因次分析，為從理論和實驗上正確理解和定量研究對流換熱奠定了基礎。1929年，施密特指出了傳質與傳熱的類同之處。在熱傳導方面，法國物理學家畢奧于1804年得出的平壁導熱實驗結果是導熱定律的最早表述。稍后，法國的傅里葉運用數理方法，更準確地把它表述為后來稱為傅里葉定律的微分形式。熱輻射方面的理論比較復雜。1860年，基爾霍夫通過人造空腔模擬絕對黑體，論證了在相同溫度下以黑體的輻射率(黑度)為最大，并指出物體的輻射率與同溫度下該物體的吸收率相等，被后人稱為基爾霍夫定律。1878年，斯忒藩由實驗發現輻射率與絕對溫度四次方成正比的事實，1884年又為玻耳茲曼在理論上所證明，稱為斯忒藩-玻耳茲曼定律，俗稱四次方定律。1900年，普朗克在研究空腔黑體輻射時，得出了普朗克熱輻射定律。這個定律不僅描述了黑體輻射與溫度、頻率的關系，還論證了維恩提出的黑體能量分布的位移定律
二傳熱的基本方式
（一）熱傳導
熱傳導又稱導熱，是借助物質的分子或原子振動以及自由電子的熱運動來傳遞熱量的過程。當物質內部在傳熱方向上無質點宏觀遷移的前提下，只要存在溫度差，就必然發生熱傳導?？梢姛醾鲗Р粌H發生在固體中，同時也是流體內的一種傳熱方式。
在靜止流體內部以及在作層流運動的流體層中垂直于流動方向上的傳熱，是憑借流體分子的振動碰撞來實現的，換言之，這兩類傳熱過程也應屬于導熱的范疇。
所以說：固體和靜止流體中的傳熱以及作層流運動的流體層中垂直于流動方向上的傳熱均屬于導熱。
（二）熱對流
熱對流是利用流體質點在傳熱方向上的相對運動來實現熱量傳遞的過程，簡稱對流。根據造成流體質點在傳熱方向上的相對運動的原因不同，又可分為強制對流和自然對流。
若相對運動是由外力作用引起的，則稱為強制對流。如傳熱過程因泵、風機、攪拌器等對流體做功造成傳熱方向上質點塊的宏觀遷移。
若相對運動是由于流體內部各部分溫度的不同而產生密度的差異，使流體質點發生相對運動的，則稱為自然對流。
例如，我們可以觀察到燃燒爐上方的空氣是晃動的，這是因為靠近爐子表面的空氣被加熱升溫后，密度減小而上浮，離爐子表面較遠的空氣溫度相對較低，由于密度較大而下沉，冷、熱氣團形成自然對流的結果。
流體在發生強制對流時，往往伴隨著自然對流，但一般強制對流過程的速率比自然對流的大得多，故在工業換熱設備中，流體中的熱對流過程通?？刂茷閺娭茖α鞣绞?。
（三）熱輻射
熱輻射是一種通過電磁波來傳遞熱量的方式。具體地說，物體先將熱能轉變成輻射能，以電磁波的形式在空中進行傳送，當遇到另一個能吸收輻射能的物體時，即被其部分或全部吸收并轉變為熱能，從而實現傳熱。
根據赫爾－波爾茲曼定律：凡溫度高于絕對零度的物體均具有將其本身的能量以電磁波的方式輻射出去，同時有接受電磁波的能力，且物體的輻射能力大致與物體的絕對溫度的4次方成正比。
三傳熱的原理
（一）對流傳熱：對流傳熱大多是指流體與固體壁面之間的傳熱，其傳熱速率與流體性質及邊界層的狀況密切相關。如圖在靠近壁面處引起溫度的變化形成溫度邊界層。溫度差主要集中在層流底層中。假設流體與壁面的溫度差全部集中在厚度為δ1'的有效膜內，該膜既不是熱邊界層，也非流動邊界層，而是一集中了全部傳熱溫差并以導熱方式傳熱的虛擬膜。對流傳熱速率方程可用牛頓冷卻定律來描述，該定律是一個實驗定律：對兩側流體，均可使用牛頓冷卻定律，即：Q=αAΔt 式中：Q----對流傳熱的熱流量，W；A----對流傳熱面積，m2;Δt----壁面溫度與壁面法向上流體的平均溫度之差，K；α----比例系數，稱為表面傳熱系數，W/（m2.K）對流傳熱過程的計算，歸結為如何獲取。一般由實驗 測定，采用科學的試驗方法。
（二）多個分散相液滴在連續相中發生相變時的直接接觸傳熱的過程
當連續相中有多個分散相液滴時，其發生相變的開始階段，泡滴直徑相對于連續相液面直徑來說比較小，泡滴之間不會發生相互擠壓和碰撞；當泡滴長大到一定程度，而且泡滴分布又較為密集時，它們就會相互擠壓，碰撞，然后破裂，此時建議仍采用基于平均表面積的平均傳熱系數[1]對傳熱過程進行描述。
在直接接觸傳熱過程中，體積傳熱系數是表征傳熱效率的重要參數，體積傳熱系數的定義式為：
式中—體積傳熱系數，
—時間內的換熱量，
—與分散相發生熱交換的全部連續相體積，
—連續相與分散相的平均溫差，
—時間，
在此基礎上，通過基本的流體力學理論和多相流傳熱理論，建立了一個更加接近實際情況且具有較強通用性的汽一液一液三相垂直管內充分發展流的流體力學模型和體積傳熱系數模型，為直接接觸傳熱在工業發展中的應用提供實驗和理論依據。
齊濤等[2] 在一氣升式外循環實驗設備中研究了冷劑正戊烷與熱流體水在垂直管內直接接觸汽化的傳熱過程。他們根據單液滴在不互溶液體中直接接觸傳熱的瞬時傳熱系數的關聯方程式，也推導出多液滴汽化過程中局部和平均體積傳熱系數的表達式，對體積傳熱量及體積傳熱系數的影響因素進行了研究，并得出了一些有用的結論。
四物體傳熱在工業中的廣泛應用
在工業實際生產中，物體傳熱被廣泛應用如直接接觸傳熱的蒸發器。蒸發器是將燃料（通常為煤氣和油）與空氣混合后，在浸于溶液中的燃燒室內燃燒，產生的高溫火焰和煙氣經燃燒室下部的噴嘴直接噴入被蒸發的溶液中。高溫氣體和溶液直接接觸，同時進行傳熱使水分蒸發汽化，產生的水汽和廢煙氣一起由蒸發器頂部排出。其燃燒室在溶液中的浸沒深度一般為0.2～0.6m，出燃燒室的氣體溫度可達1000℃以上。因是直接觸接傳熱，故它的傳熱效果很好，熱利用率高。由于不需要固定的傳熱壁面，故結構簡單，特別適用于易結晶、結垢和具有腐蝕性物料的蒸發。目前在廢酸處理和硫酸銨溶液的蒸發中，它已得到廣泛應用。
五總結
本文對傳熱發展及方式進行了詳細的敘述，由于傳熱過程的復雜性，其研究內容主要集中在對流傳熱和多個分散相液滴在連續相中發生相變時的直接接觸傳熱方面。因此，對多個分散相液滴在連續相中發生相變的直接接觸傳熱進行研究，另一方面，直接接觸傳熱在蒸發器中的應用是一個全新的領域，隨著對直接接觸傳熱過程研究的深入，其在工業工程中會得到越來越廣泛的推廣。
參考文獻：
流體力學發展史范文3
關鍵詞： 車輛；發展
在現代社會中廣泛使用，不僅影響了車輛的運輸行業和汽車行業，是我們國家的支柱產業之一，但也對農業和國家的防御裝備現代化的發展產生深遠的影響。車輛工程范圍從原來的力學，機械設計，材料，流體力學和化學機電工程，機械設計及理論，計算機，電子技術，測試計量技術和控制技術，這不僅是相互滲透，也進一步與醫學結合，生理學和心理學。它已經發展成為一門綜合學科，包括多重的高科技和工程技術領域。
關于機械工程發展，在許多研究機械工程史著作中將其分為三個階段：古代機械工程史、近代機械工程史、現代機械工程史。
機械始于工具。公元前3000年以前（史前期），人類已廣泛使用石制和骨制的工具。搬運重物的工具有滾子、撬棒和滑橇等，如古埃及建造金字塔時就已使用這類工具。公元前3500年后不久，蘇美爾人已有了帶輪的車。史前期的重要工具有弓形鉆和制陶器用的轉臺。弓形鉆由燧石鉆頭、鉆桿、窩座和弓弦等組成，用來鉆孔、擴孔和取火。埃及第三至第六王朝（約公元前2686年～前2181年）的早期，開始將牛拉的原始木犁和金屬鐮刀用于農業。約公元前2500年，歐亞之間地區就曾使用兩輪和四輪的木質馬車。敘利亞在公元前1200年制造了磨谷子用的手磨。
公元前600～公元400年的古羅馬稱為古典文化時期，這一時期木工工具有了很大改進，除木工常用的成套工具如斧、弓形鋸、弓形鉆、鏟和鑿外，還發展了球形鉆、能拔鐵釘的羊角錘、伐木用的雙人鋸等。廣泛使用的還有長軸車床和腳踏車床，用來制造家具和車輪輻條。腳踏車床一直延用到中世紀，為近代車床的發展奠定了基礎。
約在公元前1世紀，古希臘人在手磨的基礎上制成了石輪磨。這是機械和機器方面的一個進展。約在同時，古羅馬也發展了驢拉磨和類似的石輪磨。
表是1500年前開始制造的。重要的改進是用螺旋彈簧代替重物以產生動力，此外還加了棘輪機構。機械式鐘表創造的成功，不僅為現代文明所必需，也推動了精密零件的制造技術。機械式鐘表后來又得到全面改進，如單擺式時鐘取代了原來的天平式時鐘。1676年英國為格林威治天文臺制作了擺長不同的兩種精密時鐘。懷表采用雙金屬條，解決了平衡輪的溫度補償問題。
在歐洲誕生了工程科學。許多科學家，如牛頓、伽利略、萊布尼茲、玻意耳和胡克等，為新科學奠定了多方面的理論基礎。為了鼓勵創造發明，意大利和英國分別在1474年和1561年建立了專利機構。17世紀60年代出現了科學學會，如英國皇家學會。英國于1665年開始出版科學報告會文獻。法國約于同時建立了法國科學院。俄、德兩國也分別于1725年和1770年建立了俄國科學院和柏林科學院。這些學術機構沖破了當時教會的禁錮，展開自由討論，交流學術觀點和實驗結果，因而促進了科學技術以及機械工程的發展。
在1750～1900年這一近代歷史時期內，機械工程在世界范圍內出現了飛速的發展，并獲得了廣泛的應用。1847年，在英國伯明翰成立了機械工程師學會，機械工程作為工程技術的一個分支得到了正式的承認。后來在世界其他國家也陸續成立了機械工程的行業組織。
機械工程的發展，在工業革命的進程中起著主干作用。如18世紀中葉以后，英國紡織機械的出現和使用，使紡紗和織布的生產技術迅速提高。蒸汽機的出現和推廣使用，不僅促進了當時煤產量的迅速增長，并且使煉鐵爐、鼓風機有了機器動力而使鐵產量成倍增長，煤和鐵的生產發展又推動各行各業的發展。蒸汽機用于交通運輸，出現了蒸汽機車、蒸汽輪船等，這反過來又促進了煤、鐵工業和其他工業的發展。汽輪機、內燃機和各種機床相繼出現。
其中動力機械技術的突破，促進了各技術領域的突飛猛進。第一臺有實用意義的蒸汽動力裝置是英國的T.鈕科門于1705年制成的大氣式蒸汽機，曾在英國的煤礦和金屬礦中使用。1712年制成的鈕科門蒸汽機，它的蒸汽氣缸和抽水缸是分開的。蒸汽通入氣缸后在內部噴水使它冷凝，造成氣缸內部真空，氣缸外的大氣壓力推動活塞做功，再通過杠桿、鏈條等機構帶動水泵活塞運動。1765年瓦特制作了一臺試驗性的有分離冷凝器的小型蒸汽機，1781年他又取得雙作用式蒸汽機的專利。1776年瓦特與M.博爾頓合作制造的兩臺蒸汽機開始運轉。到1804年，英國的棉紡織業已普遍采用蒸汽機作為生產動力。
19世紀中期，內燃機問世。第一臺在工廠中實際使用的內燃機是1860年法國的勒努瓦制造的無壓縮過程的煤氣機，其基本結構與當時的蒸汽機相差不多。1862年，法國A.E.B.de羅沙提出四沖程循環的基本原理。1876年，德國N.A. 奧托制成四沖程往復活塞式單缸臥式煤氣機，比勒努瓦的煤氣機效率更高，功率更大。1878年，英國D. 克拉克制成二沖程作出了重要貢獻。1897年他制成第一臺壓縮式點火式內燃機（柴油機），使用液體燃料，按四沖程原理工作，熱效率高于當時其他任何內燃機。早期的壓縮式內燃機的轉速比較低，進入20世紀后內燃機的轉速大幅度提高。
隨著發電機和電動機的發明，世界開始進入電氣時代。中心發電站迅速興起，大功率的高速汽輪機應運而生。
第二次世界大戰以后的30年間，機械工程的發展特點是：除原有技術的改進和擴大應用外，與其他科技領域的廣泛結合和相互滲透明確加深，形成了機械工程的許多新的分支，機械工程的領域空前擴大，發展速度加快。這個時期，核技術、電子技術、航空航天技術迅速發展。生產和科研工作的系統性、成套性、綜合性大大增強。機器的應用幾乎遍及所有的生產部門和科研部門，并深入到生活和服務部門。
流體力學發展史范文4
【關鍵詞】 熱力學；統計物理；教學方法
一、引言
熱力學與統計物理是理論物理的五大分支之一，具有與其它四個分支（經典力學、電磁學、相對論、量子力學）同等重要的科學與工程地位。熱力學與統計物理課程是本科教學中物理學及相關專業的一門重要基礎理論課程，它以大量微觀粒子組成的宏觀物質系統為研究對象，基于熱力學理論和統計物理理論，揭示熱運動規律以及與熱運動有關的物性及宏觀物質系統的演化。許多工程科學都是由熱力學所衍生的或與其密切關聯，例如傳熱學、流體力學、材料科學等，該課程也是學習量子力學、固體物理的基礎。熱力學的應用范圍很廣，主要包括：引擎、渦輪機、壓縮機、發電機、推進器、燃燒系統、冷凍空調系統、能源替代系統、生命支援系統及人工器官等。
通過熱力學與統計物理課程的教學，可以培養學生的形象思維和邏輯思維能力，提高學生的物理修養，使學生深入認識熱力學與統計物理理論，能從熱力學和統計物理學角度闡述熱運動的規律及熱運動對物質宏觀性質的影響，能基于熱力學和統計物理學理論解決實際熱力學問題。熱力學理論和統計物理學理論的統一性的教學，可使學生樹立物質世界是分層次的、宏觀現象與微觀本質緊密聯系、量的積累引起質的變化等物理學基本觀點。然而該門課程抽象性強，教學難度很大，因此教學過程中必須有針對性的采用科學的教學方法以保證良好的教學效果。
二、重點突出物理思想和物理方法教學
科學思想和方法是物理科學的重要內容。美國著名物理學家費恩曼曾經說過：對學習物理的人來說，重要的不是如何正規嚴格地解方程，而是能猜出它們的解并理解物理的意義。清華大學著名物理學家葉企孫教授也曾強調指出： 物理教學不僅要給學生以知識，更要給學生科學思想和方法?？梢娢锢硭枷牒臀锢矸椒ㄔ谖锢斫虒W中的重要性。物理知識的認識和發展是依賴于物理思想的發展和建立于科學的物理方法的基礎之上的。物理知識的傳授是“授人以魚”，物理思想和物理方法的傳授則是“授人以漁”。僅僅傳授物理知識容易使學生對掌握的結論確信無疑，這將限制學生的創造性和個性發展。而物理思想和物理方法的傳授不僅是為學生提供必要的知識儲備外，也是為他們提供能力儲備。
在熱力學統計物理課程的教學中，除了物理思想和物理方法自身具有的重要地位之外，授課學時少和授課內容多的矛盾、化繁為簡提高教學效果的要求也需要將物理思想和物理方法的傳授放在一個重要位置。把握該課程的物理思想和基本方法，對授課內容和知識結構進行優化和調整，是解決授課學時少和授課內容多的矛盾的根本方法。熱力學統計物理課程對學生數學基礎要求也較高，涉及到大量繁復的公式數學推導和變換，導致學生在學習該課程的過程中很容易將注意力停留在物理公式的數學形式上而忽略了其中的物理意義、物理思想和物理方法，最終結果是導致學生思維混亂、滿頭霧水。因此，在熱力學統計物理課程中應該盡量簡化物理公式的數學推導和數學變換方面的教學，而將教學的重點放在物理公式的物理意義、物理思想和物理方法方面，幫助學生從物理角度對授課內容進行深入理解。
三、排除學生心理障礙
熱力學與統計物理課程的特點是比較抽象，學生理解困難和難以建立相應的物理圖像。較大的學習阻力會影響學生學習該課程的興趣和愛好，導致學生存在接受熱力學與統計物理的物理思想和相關理論的心理障礙。上述在把握課程的物理思想和基本方法的基礎上對授課知識結構進行優化調整和將授課內容化繁為簡是排除學生心理障礙的一個有效方法，此外好的課題引入對于排除心理障礙從而激發學生學習興趣也會起到十分重要的作用。如教學實踐證明，課程緒論由熱力學發展史引入，從“熱”本質的爭論到焦耳、克勞修斯、開爾文、能斯脫、麥克斯韋、玻爾茲曼、吉布斯等科學家的豐功偉績進行逐步闡述，可以有效激發學生學習統計物理的興趣和增強學生的學習信心。恰當地運用熱力學統計物理發展史能夠提高學生的創新思維水平，提高學生整合信息、發現問題的能力。[1]同時也有利于激發學生的自我意識[2]和有助于學生理解物理知識，有助于學生體驗物理學的批判精神和形成整體性的物理知識觀。[3]再如在統計理論部分的課題引入時，重點突出物理思想，突出宏觀系統由大量微觀粒子組成的特點，使學生真正清楚統計物理學的研究對象及方法，理解統計物理與熱力學的不同之處和統一之處，也可以有效消除學生學習統計物理的形成心理障礙。總之，通過好的課題引入，激發學生的學習興趣和調動學生的學習積極性，消除學生的畏難情緒，對排除學生學習熱力學統計物理的心理障礙不無裨益，這也是保證學生在熱力學統計物理課程學習過程中始終保持學習主動性的關鍵。
四、詳細闡述熱力學與統計物理兩種方法的關系
熱力學方法與統計物理方法是熱力學與統計物理研究大量微觀粒子組成的宏觀物質系統的熱現象的兩種基本方法，兩種方法的有機結合是熱力學統計物理理論的一個基本特征，應幫助學生很好地把握該基本特征。熱力學的基本任務是研究熱運動的基本規律，是研究熱現象的宏觀理論，它不涉及物質的微觀結構，而是從能量轉化的觀點出發，依據在大量實踐中總結出來的幾條基本宏觀定律，運用嚴密的邏輯推理而形成的一整套完整的熱現象理論。統計物理學的基本任務是揭示熱現象的本質，是研究熱運動的微觀理論，它從物質的微觀結構出發，依據微觀粒子所遵循的力學規律，再用概率統計的方法求出系統的宏觀性質及其變化規律。熱力學理論的發展先于統計物理學的發展，其起源可追溯至十七世紀末開始的長期而激勵的“熱”本質爭論，到19世紀中頁在焦耳測定熱功當量的工作基礎上熱力學第一定律得以建立了“熱質學”，奠定了熱力學的發展基礎，并在克勞修斯、開爾文、能斯脫等人的進一步努力下建立了熱力學第二定律和第三定律，使熱力學理論更臻完善。熱力學能解決宏觀熱現象的一些問題，但仍未能對熱現象的本質作出解釋。在熱力學發展的同時，分子運動論也開始發展起來?？藙谛匏箯姆肿舆\動論的觀點出發導出波意耳-馬略特定律。麥克斯韋應用統計概念研究分子的運動，得到了分子運動的速度分布定律。玻爾茲曼給出了熱力學第二定律的統計解釋。最后吉布斯發展了麥克斯韋和玻爾茲曼的理論，建立了系綜統計法。至此統計物理學形成了完整的理論?？梢姛崃W理論和統計物理理論的發展雖有先后之分，但是發展過程卻緊密聯系，對應的兩種研究方法各有優缺點又有機結合，二者的區別和聯系如下表所示：
基礎 方法 優點 不足
熱力學方法 由大量現象總結歸納的熱力學基本定律 數學演繹、邏輯推理 高度的普適性、可靠性 無法解釋漲落現象、無法揭示熱現象本質
基礎 方法 優點 不足
統計物理方法 物質微觀結構、宏觀量與微觀量的關系、等概率原理 概率統計方法 可求具體物質的熱性質、解釋漲落、揭示熱現象本質 近似性
可見，熱力學方法和統計物理方法共同來自于人們對宏觀熱現象的明確認識和微觀熱運動特征的準確把握，二者相輔相成，互為補充，是一個有機統一體，缺一不可。課程教學過程中，應在詳細闡述熱力學與統計物理學的概念定義、發展歷史的基礎上講授二者的有機統一關系，使學生對兩種方法有一個整體的認識，準確把握課程的基本特征，這有利于學生理解熱力學統計物理的物理思想和建立相應的物理圖像。
五、幫助學生建立課程理論框架
學生在學習熱力學與統計物理的過程中，難以理解相關的物理思想、定理定律和無法建立清晰的物理圖像，很大程度上是由于沒有很好地把握課程的知識要點和理論主線。熱力學與統計物理課程有機結合思維方式截然不同的熱力學和統計物理兩種方法，分別從宏觀和微觀兩個層面對物質系統的熱運動規律進行研究，同時數學推導和變換繁復，因此學生在學習的過程很難捕捉到課程的知識要點和提煉出課程的理論主線，這就要求教師有意識的幫助學生把握課程的整體理論框架。
汪志誠的《熱力學·統計物理》教材為例，[4]可以建立如下課程基本理論框架：課程分為熱力學和統計物理兩個部分。熱力學部分包括熱力學基本定律部分（核心）、均勻熱力學系統的熱力學公式、熱力學基本定律和熱力學公式的應用三部分，前兩部分為熱力學的基礎理論，第三部分包括基礎理論在均勻單元系、均勻多元系以及非均勻系中的應用。統計物理部分包括平衡態統計理論、漲落理論和非平衡態理論，平衡態統計理論為核心部分，又包括最概然統計理論和系綜理論。在授課學時日漸縮減的情況下，可將最概然統計理論作為本科教學中統計物理部分的講授主體。該部分可以分為系統微觀構成的描述和基本統計規律、基本統計規律在不同微觀系統中的應用兩部分，后者包括了基本統計規律在玻爾茲曼系統、波色系統和費米系統中的應用。這樣的一個簡明的整體理論框架的建立，有助于學生對相關定理定律的融會貫通和對課程的物理思想和物理方法的整體理解，從而幫助學生建立完整的熱力學統計物理圖像，達到該課程的最終教學目的。
六、結論
熱力學統計物理是本科物理學及相關專業的一門重要基礎理論課程，具有抽象且數學知識要求高的特點，教學難度很大。在該課程的教學過程中通過重點突出物理思想和物理方法教學、排除學生心理障礙、詳細闡述熱力學與統計物理兩種方法的關系、幫助學生建立課程理論框架等科學的教學方法的應用，可以有效提高教學質量，幫助學生深入理解相關的物理思想和掌握相關的物理方法，建立完整的熱力學統計物理圖像。
【參考文獻】
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[4] 汪志誠.熱力學·統計物理[M].北京：高等教育出版社，2003.
流體力學發展史范文5
在全社會普遍重視加強和改進未成年人思想道德建設的大氛圍下，學校作為專職教育單位，“把德育放在學校一切工作的首位”已是我們的共識。加強對學生進行政治教育、思想教育、道德教育、法紀教育和心理品質教育，對促進學生全面發展起著主導的決定性作用。為了推動“課課有德育，人人是德育工作者”這一教育理念，積極開展“各學科滲透德育”，拓展德育陣地，增添德育渠道，豐富德育形式，擴充德育內容，使學校傳統美德特色教育在學科滲透中增添新的時代內涵，在加強和改進未成年人思想道德建設中發揮重要作用。 根據上述精神，本人在近二十年的物理教學中，認真探索德育滲透的途徑，取得較好的效果，本文就此淺談一些做法和體會。
1、利用物理規律本身進行辯證唯物主義教育
物理規律本身包含許多哲學思想。在傳授知識的同時，對學生進行辨證唯物主義教育，培養學生科學的世界觀和方法論。例如：講天體運動時：“從十八世紀三十年代人們共發現太陽的九顆行星：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星?！倍诰蓬w行星冥王星由于軌道離太陽太遠最近被排除這個家族，這說明科學是在不斷探索、不斷發展。講能量轉化及守恒定律時，教育學生看任何事物要用變化、發展的眼光去看。講分子運動論時，一個分子的行為和大量分子的行為完全不同，告訴學生任何事物都存在共性和個性，量變到質變的辨證統一觀點。講質點、勻速直線運動、彈簧振子、單擺等知識時，滲透在分析問題過程中抓事物主要矛盾的哲學原理。同時還利用物理規律來喚起學生“異想天開”的求知欲望。如講庫侖引力時讓學生與萬有引力形式相對比，后設疑，“二者的表達式如此相似，是否存在必然聯系?可至今還沒有哪位科學家做出回答，你們將是二十一世紀祖國科技發展的主人，祖國希望你們現在努力學好物理基礎知識，或許你們之中的某位同學將來做出解答?！蔽锢砉胶啙?、嚴謹。但其內涵豐富多彩也是進行對稱美、和諧美等美育的最佳材料。通過形式美教育的同時，將其內涵加之擴展，為學生理解記憶，奠定了扎實的基礎。例如：復習牛頓第二定律F=ma時，講到它包括矢量性、對應性和瞬間性。學生感嘆無比：“牛頓真了不起，僅僅用了三個字母就包括著如此豐富多彩的內容?！睂W生受到公式美和內容美的熏陶。
2、利用物理學史上的重大發現，培養學生非智力因素
講授有關物理知識時，我總是舉物理學史上的重大發現及對社會進步的推動作用的事例，培養學生的非智力因素。如學習動機、興趣、情感、意志和學習態度等無疑是一種好的嘗試。在講瓦特蒸汽機的發明。拉開了第二次工業革命的序幕。愛迪生電燈的發明，從此人類進入了電的時代。阿基米德在浴室中洗澡，發現身體浸入水中，水就會從盆邊溢出，突發靈感：阿基米德定律從此誕生了。這一發現，不僅揭開他苦苦思索的“黃冠”之迷，也是流體力學誕生的慶典?！皹渖咸O果掉下總是落向地面”這在大家看來司空見慣的現象，在牛頓的眼里卻孕育著萬有引力定律的誕生。伽利略在教堂中發現懸掛在天花板上油燈的擺動，驚奇的發現油燈擺動振幅越來越小．可每次擺動的時間卻幾乎相等。這就是擺的重要特性“等時性”的雛形，由此誕生了世界第一個擺鐘。開普勒三定律是開普勒經過長達四年，否定19種假設最后發現的。太陽系中的第八顆行星海王星就是萬有引力定律的產物。通過描述科學家對自然現象的敏銳觀察和科學推測、勇于探索、不畏艱難、最終發現物理規律的精神，激發了學生對物理的學習興趣，激勵了學生樹立科學精神，初步養成了科學嚴謹的學習態度．也為今后進行科學研究和探索打下思想基礎。
3、利用物理學家的平生事跡對學生進行獻身科學報效祖國的教育
如牛頓是經典力學的奠基人，是物理學史上的一員巨將，但他卻說“那是由于我站在巨人肩上的緣故”。布魯諾為了堅持哥自尼“日心說”被當時的天主教活活燒死。居里因為思考問題而慘死在奔跑的馬蹄之下。愛因斯坦的大氣晚成?？ㄎ牡显S由于扭枰實驗測得萬有引力常數G=6．67x10-~Nm2／kg被譽為“能測出地球質量的人”。阿基米德只需要一根足夠長的木棒而成為能“撬起地球”的人。而他研究發明的硝酸甘油被用于第二次世界大戰．為此阿基米德悔恨終生。我國國家功勛錢學森當聽到的消息時，沖破美帝國主義長達五年的層層封鎖，依然回到祖國的懷抱。這些內容，講課時緊緊結合教材特點介紹給學生?？茖W家的那種勤奮、刻苦、靈活、持久、為科學真理不為而獻身的精神對學生有很強的感染力。從而使他們心靈得到凈化、思想得到升華。在我教的學生中，也有出國的，但他們都表示，到國外只是充電，為了學習先進的科學技術，目的是更好地報效祖國。
4、利用我國科技發展巨大成就，進行愛國情感熏陶
講授各章內容時，教師要充分利用配置課本前頁的彩圖和插圖激發學生愛國情感。例如：利用圖象再現我國第一顆原子彈爆炸時那萬眾歡呼、激動人心的情景，學生也為之激動，引起了極好的感情共鳴。1970年4月，我國自己研制的第一顆人造衛星――東方紅一號成功發射升空的事實。這標志著中國成為繼蘇、美、法、日、之后第五個擁有研究和發射衛星能力的國家。2003年的金秋時節我國自己設計的宇航飛船首次把楊利偉送上太空，創下了宇航飛船載人的歷史。2007年的金秋時節我國自己設計的嫦娥一號探月衛星發射成功，實現了中華民族的千年夢想。 東方紅一號、宇宙飛船、嫦娥一號的發射成功是我國航天事業發展史上的三個里程碑．它標志著我國在國際上的地位日益加強。這些重大事件，學生耳聞目睹、易于接受具有很強的感染力和說服力。
5、理論聯系實際。增強同學們學習的自信心
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分段式教學組織形式
航空概論是一門涉及空氣動力學、航空機械、航空電子、空中交通管理等多領域多學科知識的綜合性課程。韓愈《師說》有言，“術業有專攻”，如果采用單一教師授課的方式，由于每個人都有自己擅長的領域，一人很難專擅機械、電子等所有的相關知識，所以對課程中自己擅長的內容可以講解得很詳盡，而對于自己并不擅長的內容，授課過程必然流于泛泛，很難深入。為了解決這一問題，可以采用分段式的教學組織形式。所謂“分段式”教學模式是指在教學過程中，把教學內容分段后，安排擅長此內容的教師主講。“分段式”教學不是對現有教學內容簡單的分段、分人授課，而是對原有專業課教學大綱、教學內容又授課計劃、教學方法、評價體系全新的調整和組合[2]。首先要對航空概論課程的知識結構進行分析，在明確其理論知識和技能知識的基礎上確立該課程的主要學習領域，廣泛調查研究校內外的教師資源，了解每個人的專擅領域和優勢所在，然后組建課程教學團隊，共同分析探討航空概論課程的教學內容，將教學內容梳理歸納后分段，每一個團隊人員的優勢資源與分段后的教學內容相匹配，進而制定授課計劃、編寫教學方案、改革課程教學模式。
靈活多變的教學方法
教師在教學中一定要重視高職課堂教學的特殊性，綜合采用項目導向、任務驅動、啟發引導、案例分析、分組討論、角色扮演等教學方法，激發學生興趣，強化學生自主學習和知識遷移的能力，建立起與其未來職業生涯相適應的分析問題和解決問題的能力。例如，在講解伯努利定理時，如果直接向學生灌輸定理的內容和公式，由于過于抽象，學生很難理解和記憶。在這種情況下，可以采用啟發法，不直接講授定理的內容，而是設定一系列問題，環環相扣，一步步引導學生自己推導出定理的內容。具體過程如下：首先，讓學生每人拿出兩張紙，向中間吹氣，觀察兩張紙相吸的現象。然后提出第一個問題：兩張紙相吸的直接原因是因為紙中間的空氣的哪個參數減小了？等待學生回答出答案“壓強”之后，提出第二個問題：壓強代表的是空氣的哪種能量？等學生回答出“勢能”之后提出第三個問題：壓強減小的同時，由于你的吹氣導致空氣的哪個參數變大了？當學生回答出答案“速度”時，繼續提問：速度代表著空氣的哪種能量？學生自然會回答“動能”，此時做最后一次提問：速度增加的時候為什么壓強會減??？引導學生思考勢能與動能的關系，聯想到能量守恒定律，繼而得到伯努利定理的相關知識：①該定理是能量守恒在流體力學中的應用；②定義的是速度和壓強的關系；③速度大的地方壓強小，速度小的地方壓強大。這樣不僅能夠提高學生興趣，增強教學效果，同時也能提高學生自主學習、思考的能力。
