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流体力学发展史范文1
关键词：流体力学；教学改革；探讨
中图分类号：G642.0 文献标识码：A
流体力学是一门研究流体运动基本规律以及流体与物体之间的相互作用力的学科，它作为一门严密的且应用面很广的专业基础学科，是以数学、物理学为基础发展起来的，也是土木、机械、动力、水利、环境等学科的一门技术基础课程。改革开放以来，虽然各院校在该课程教学实践中都积累了丰富的经验并取得了不少成果，但是在该课程建设中仍存在着许多问题。论文结合教学现状，从学生兴趣培养、教学方法改革以及师资队伍建设三方面探讨提高流体力学教学水平的方法。
一、 流体力学教学现状
流体力学是一门主要研究流体平衡和运动规律及其实际应用的技术科学，具有理论性强、工程实际应用广、概念和方程较多且易混淆、对学生高等数学知识及综合分析和处理问题能力要求较高等特点。流体力学建立在理论、计算、实验三大技术手段之上，是化工、土木、机械等众多学科或专业的基础学科。另外，流体力学在环境工程设计和实际工程中也有着广泛的应用，是水处理设备设计与应用的必备知识，以及生态分析的重要理论基础。同时，流体力学是环境工程与其他学科体系沟通的桥梁，这个桥梁作用是其他基础课或专业课无法替代的，直接影响到环境工程学科体系的完善性。因此，提高流体力学课教学质量，使学生学好本门课程，培养学生分析问题的能力和创新能力，对流体力学课程教学进行改革以适应学科发展显得十分必要。
目前国内院校的流体力学课程教学过程大体可归纳为“课前预习、课堂教师讲授、实验室实验、课后教师评阅”的四段串行模式。实践证明，这种传统的教学模式在强化理论教学成果以及动手能力的培养方面效果比较显著，然而在创新意识培养方面却收效甚微。原因在于：①理论教学中注重经验理论与公式的讲解，而公式多且乏味，导致教师难教，学生难懂，课堂教学缺乏生动性。另外，本科流体力学理论教学模式多为填鸭式教育，对学生而言，流体力学课缺少客观体验，理论抽象，不易理解，而由此带来了一系列的问题是现在流体力学课程教学的主要障碍；②目前，大部分院校的流体力学实验教学多采用传统验证性实验，每一学生进行的实验完全相同，教师由实验报告的数据评定实验成绩。虽然实验有利于增进学生对理论知识的理解，但此手段不能激发学生的积极性，无法体现学生的主体性，也不能培养学生的创造性[1]。由于实验教学内容多数为验证性实验，在按既定的理论知识和实验方案实践的过程中，学生所得到的主要是从理论知识到实践成果的收获，而教师的作用主要是理论知识的传授，具体实验的演示、引导与纠错，甚至有时会耳提面命，因此学生作为学习主体的创造性很难有机会得到展示。
因此，采用一种有效的教学方法进行流体力学理论和实验教学的改革，激发学生的学习积极性和主动性，以提高流体力学课程教学质量，并对相关专业产生积极的影响，从而促进学生创新性的培养非常有必要。
二、 培养学生对逻辑思维的兴趣
学生对任何概念和公式的形成、理解有一个过程，而在流体力学中，这些概念、公式又较为抽象，要求学生具备较强的逻辑思维能力，因此，根据学生掌握知识的快慢，耐心引导学生进行逻辑思维，培养学生对逻辑思维的兴趣，使他们产生对逻辑推理的爱好，就成为教学中的关键。例如，流体力学中的三大方程――连续性方程、动量方程和能量方程需通过输运公式逐步推导而来，如此的教学安排便使知识较为系统、连贯、紧凑，并有利于认识各个方程的物理意义。而输运公式的推导由于逻辑性较强，讲授时就需要花费较多的学时和精力来理清逻辑思路，理解每一步推导中的物理含义和数学要领，使学生对输运公式有一个清晰准确地理解。最后，将输运公式中的物理量换成质量、动量、能量即可得出连续性方程、动量方程和能量方程，如此便形成了较为完整的逻辑演绎体系。此种方式不仅使理论教学更加清晰明了，而且会使学生对将要学习的知识接受产生极大兴趣，具有更加强烈的探索感和求知欲。
三、 教学方法探讨
教学方法作为联结教师和学生的重要纽带，在提高教学质量方面起着重要的保证作用。为了更好地适应学科发展要求，工科“流体力学”课程方法的改革势在必行，作者结合自身多年的教学经验，针对该课程特点，认为应该在以下几个方面进行课程教学方法改革。
（1）重视绪论课的作用
部分教师认为绪论课仅是对流体力学的简单介绍，作用不大，所以对绪论的授课过程照本宣科、枯燥无味。其实绪论课对整个教学活动的成功与否起了至关重要的作用，它不仅是学生了解流体力学课程的窗口，也是教师教学水平的第一次展示。
讲授绪论课的较好方法是介绍流体力学的成就、发展方向、广阔前景及其在国民经济中的重要作用等。教师要注重讲解流体力学知识在工程中的应用，特别是教师自己承担的科研项目，以展示流体力学在科学和工程技术中所取得的辉煌成就[2]。例如，通过介绍流体力学理论在“神舟号”系列飞船上的广泛应用，使学生明白流体力学这门相对古老的学科还具有旺盛的生命力；通过介绍美国华盛顿州的塔科马悬索桥在1940年秋天的大风中倒塌的例子，说明在实际工程中忽视流体力学会造成巨大的灾难[3]。另外，流体力学的发展史对于激励学生的学习热情也有着非常重要的作用。在上课的同时，要善于借助互联网，及时的将一些重要理论的发展过程、重要研究成果展现在学生的面前[4]。
（2）从实例中引出教学内容
流体力学虽有概念多、逻辑性强、理论上较难理解的特点，但却与生活和生产实际密切相关。在具体教学内容的讲解过程中，穿插一些生活中的现象，并结合课本中的理论“双管齐下”，利用学生求趣、求新、求知的心理，引导学生学习并掌握教学内容。例如，在讲流体粘性时，比较水的粘性和油的粘性；在讲流体静力学知识时，可讲一些水库垮坝事件，主要是设计时有缺陷和施工存在着质量问题，不能承受水对壁面的静压力。另外，还可以进行一些相关事例的延伸，如是否建设三峡工程时流体力学专家的争论，通过分析得到的建设三峡工程必要性的结论等，使学生切实体会到学好流体力学的重要性[5]。利用这些鲜活的事例，使课堂教学更生动、更有意义。
（3）师生互动，培养良好学风
调动学生主动的学习，培养学生良好的学风，提高学生综合素质，是加强流体力学教学效果的重要条件。作者在每次讲课后都会对本次课程的内容进行总结，然后下次课随机抽取部分学生回顾上次课的内容，并让其他学生作出补充和建议。在课堂上，多为学生提供随堂练习的机会，师生互相之间进行探讨和思考，针对练习中的问题讲解做题思路和方法，给予纠正和补充。这种授课模式充分调动了学生的主观能动性，课堂气氛活跃，有利于拓宽学生的思维深度，查漏补缺。学风对于任何一门课程教学的成功与否都起到了非常关键的作用，所以从第一堂课、第一次作业就要严格要求学生，对作业的批改做到一丝不苟，指出其作业中的各种问题并要求其修改。例如，要求学生对作业中的每道题，在解答时必须写出已知、求解，并画出相应图示，这些小细节可以帮助学生以简明的方式加深理解题意，取得了较好的效果。
（4）重视实验教学
流体力学按研究方法可以分为理论流体力学、实验流体力学和计算流体力学。实验流体力学是理论流体力学发展的基础，是计算流体力学的检验依据。因此，实验教学在流体力学教学中有着极其重要的地位。流体力学中的公式繁多，难以记忆，难以理解，通过实验可以加强学生对公式的感性认识，有助于学生深刻理解公式和概念的物理意义。例如，在讲解伯努利方程意义的时候，单从公式上讲解并不形象，通过能量方程实验，可以使学生非常直观的理解伯努利方程中每一项对应的意义。对于没有开的实验课，通过在网络上收集照片、视频等展示给学生，也可提高学生对理论知识的理解[6]。
（5）传统教学方式和多媒体技术互补
过去，流体力学课程在教学手段上采用板书教学，这种方式能够在教师的书写和同步的讲解中促进学生的积极思维与参与意识，但对教学内容中比较抽象的概念、复杂的流动现象和流动规律，很难用语言和文字准确、形象地描述。多媒体教学最大的优点是形象、生动、具体、直观、易于理解且信息量大，但也有不能突出推导过程和思维、学生对知识的掌握比较肤浅的一些弊端。将传统教学方法和多媒体技术综合应用于教学过程是一种很好的方法，在讲授偏重于推导过程的内容时采用传统授课方式，而讲授直观形象的内容时采用多媒体教学方法，做到取长补短、优化组合，会获得较好的教学效果[7]。
四、师资队伍的建设
为适应素质教育的需要，教师不仅要掌握先进的教学手段，而且要努力研究实施素质教育的教学方法。在实际教学过程中，要灵活应用各种教学方法，并且要善于归纳总结教学经验，虚心向有经验的教师请教，同时要高度重视学生的反馈信息，不断调整自己的教学思路，只有这样才能逐步提高自己的教学水平。社会发展对教师的自身素质提出了更高的要求，教师要明确教学水平的提高和发展是一个毕生的过程，教师应该不断开阔视野，更新知识体系，才能形成对流体力学更深层次的理解和认识。
五、 结论
论文结合流体力学教学现状，从学生兴趣培养、教学方法改革及师资队伍建设三方面论述的教学方法，将教与学有机结合起来，使枯燥的流体力学课堂变得生动活泼，多方面激发学生的主动性、积极性及创造性。将上述方法运用于教学实践后发现，该方法能够有效的提高流体力学课程的教学效果。
参考文献
[1]梁丽珍，牛俊玲.互动式流体力学教学模式探索[J].化工时刊，2011（2）：66-67
[2]王发辉，桑俊勇，张丹.“流体力学”立体化教学体系的构建[J].电力教育，2009（12）：102-103
[3]邹惠芬，张培红，叶盛.流体力学多媒体教学的探讨[J].沈阳建筑大学学报（社会科学版），2008（4）：507-509
[4]潘良明，何川，陈红.流体力学立体教学法初探[J].中国电力教育，2008（11）：73-74.
[5]陈霞.流体力学教学方法的探讨和研究[J].科技文汇，2011（9）：104-108
[6]岳建芝，李刚.流体力学教学中的几点体会[J].科技信息，2009（29）：187
流体力学发展史范文2
关键词：传热发展，传热方式，蒸发器
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
中图分类号：TL331 文献标识码：A
一传热发展
对流换热的真正发展是在19世纪末叶以后。1904年德国物理学家普朗特的边界层理论和1915年努塞尔的因次分析，为从理论和实验上正确理解和定量研究对流换热奠定了基础。1929年，施密特指出了传质与传热的类同之处。在热传导方面，法国物理学家毕奥于1804年得出的平壁导热实验结果是导热定律的最早表述。稍后，法国的傅里叶运用数理方法，更准确地把它表述为后来称为傅里叶定律的微分形式。热辐射方面的理论比较复杂。1860年，基尔霍夫通过人造空腔模拟绝对黑体，论证了在相同温度下以黑体的辐射率(黑度)为最大，并指出物体的辐射率与同温度下该物体的吸收率相等，被后人称为基尔霍夫定律。1878年，斯忒藩由实验发现辐射率与绝对温度四次方成正比的事实，1884年又为玻耳兹曼在理论上所证明，称为斯忒藩-玻耳兹曼定律，俗称四次方定律。1900年，普朗克在研究空腔黑体辐射时，得出了普朗克热辐射定律。这个定律不仅描述了黑体辐射与温度、频率的关系，还论证了维恩提出的黑体能量分布的位移定律
二传热的基本方式
（一）热传导
热传导又称导热，是借助物质的分子或原子振动以及自由电子的热运动来传递热量的过程。当物质内部在传热方向上无质点宏观迁移的前提下，只要存在温度差，就必然发生热传导。可见热传导不仅发生在固体中，同时也是流体内的一种传热方式。
在静止流体内部以及在作层流运动的流体层中垂直于流动方向上的传热，是凭借流体分子的振动碰撞来实现的，换言之，这两类传热过程也应属于导热的范畴。
所以说：固体和静止流体中的传热以及作层流运动的流体层中垂直于流动方向上的传热均属于导热。
（二）热对流
热对流是利用流体质点在传热方向上的相对运动来实现热量传递的过程，简称对流。根据造成流体质点在传热方向上的相对运动的原因不同，又可分为强制对流和自然对流。
若相对运动是由外力作用引起的，则称为强制对流。如传热过程因泵、风机、搅拌器等对流体做功造成传热方向上质点块的宏观迁移。
若相对运动是由于流体内部各部分温度的不同而产生密度的差异，使流体质点发生相对运动的，则称为自然对流。
例如，我们可以观察到燃烧炉上方的空气是晃动的，这是因为靠近炉子表面的空气被加热升温后，密度减小而上浮，离炉子表面较远的空气温度相对较低，由于密度较大而下沉，冷、热气团形成自然对流的结果。
流体在发生强制对流时，往往伴随着自然对流，但一般强制对流过程的速率比自然对流的大得多，故在工业换热设备中，流体中的热对流过程通常控制为强制对流方式。
（三）热辐射
热辐射是一种通过电磁波来传递热量的方式。具体地说，物体先将热能转变成辐射能，以电磁波的形式在空中进行传送，当遇到另一个能吸收辐射能的物体时，即被其部分或全部吸收并转变为热能，从而实现传热。
根据赫尔－波尔兹曼定律：凡温度高于绝对零度的物体均具有将其本身的能量以电磁波的方式辐射出去，同时有接受电磁波的能力，且物体的辐射能力大致与物体的绝对温度的4次方成正比。
三传热的原理
（一）对流传热：对流传热大多是指流体与固体壁面之间的传热，其传热速率与流体性质及边界层的状况密切相关。如图在靠近壁面处引起温度的变化形成温度边界层。温度差主要集中在层流底层中。假设流体与壁面的温度差全部集中在厚度为δ1'的有效膜内，该膜既不是热边界层，也非流动边界层，而是一集中了全部传热温差并以导热方式传热的虚拟膜。对流传热速率方程可用牛顿冷却定律来描述，该定律是一个实验定律：对两侧流体，均可使用牛顿冷却定律，即：Q=αAΔt 式中：Q----对流传热的热流量，W；A----对流传热面积，m2;Δt----壁面温度与壁面法向上流体的平均温度之差，K；α----比例系数，称为表面传热系数，W/（m2.K）对流传热过程的计算，归结为如何获取。一般由实验 测定，采用科学的试验方法。
（二）多个分散相液滴在连续相中发生相变时的直接接触传热的过程
当连续相中有多个分散相液滴时，其发生相变的开始阶段，泡滴直径相对于连续相液面直径来说比较小，泡滴之间不会发生相互挤压和碰撞；当泡滴长大到一定程度，而且泡滴分布又较为密集时，它们就会相互挤压，碰撞，然后破裂，此时建议仍采用基于平均表面积的平均传热系数[1]对传热过程进行描述。
在直接接触传热过程中，体积传热系数是表征传热效率的重要参数，体积传热系数的定义式为：
式中—体积传热系数，
—时间内的换热量，
—与分散相发生热交换的全部连续相体积，
—连续相与分散相的平均温差，
—时间，
在此基础上，通过基本的流体力学理论和多相流传热理论，建立了一个更加接近实际情况且具有较强通用性的汽一液一液三相垂直管内充分发展流的流体力学模型和体积传热系数模型，为直接接触传热在工业发展中的应用提供实验和理论依据。
齐涛等[2] 在一气升式外循环实验设备中研究了冷剂正戊烷与热流体水在垂直管内直接接触汽化的传热过程。他们根据单液滴在不互溶液体中直接接触传热的瞬时传热系数的关联方程式，也推导出多液滴汽化过程中局部和平均体积传热系数的表达式，对体积传热量及体积传热系数的影响因素进行了研究，并得出了一些有用的结论。
四物体传热在工业中的广泛应用
在工业实际生产中，物体传热被广泛应用如直接接触传热的蒸发器。蒸发器是将燃料（通常为煤气和油）与空气混合后，在浸于溶液中的燃烧室内燃烧，产生的高温火焰和烟气经燃烧室下部的喷嘴直接喷入被蒸发的溶液中。高温气体和溶液直接接触，同时进行传热使水分蒸发汽化，产生的水汽和废烟气一起由蒸发器顶部排出。其燃烧室在溶液中的浸没深度一般为0.2～0.6m，出燃烧室的气体温度可达1000℃以上。因是直接触接传热，故它的传热效果很好，热利用率高。由于不需要固定的传热壁面，故结构简单，特别适用于易结晶、结垢和具有腐蚀性物料的蒸发。目前在废酸处理和硫酸铵溶液的蒸发中，它已得到广泛应用。
五总结
本文对传热发展及方式进行了详细的叙述，由于传热过程的复杂性，其研究内容主要集中在对流传热和多个分散相液滴在连续相中发生相变时的直接接触传热方面。因此，对多个分散相液滴在连续相中发生相变的直接接触传热进行研究，另一方面，直接接触传热在蒸发器中的应用是一个全新的领域，随着对直接接触传热过程研究的深入，其在工业工程中会得到越来越广泛的推广。
参考文献：
流体力学发展史范文3
关键词： 车辆；发展
在现代社会中广泛使用，不仅影响了车辆的运输行业和汽车行业，是我们国家的支柱产业之一，但也对农业和国家的防御装备现代化的发展产生深远的影响。车辆工程范围从原来的力学，机械设计，材料，流体力学和化学机电工程，机械设计及理论，计算机，电子技术，测试计量技术和控制技术，这不仅是相互渗透，也进一步与医学结合，生理学和心理学。它已经发展成为一门综合学科，包括多重的高科技和工程技术领域。
关于机械工程发展，在许多研究机械工程史著作中将其分为三个阶段：古代机械工程史、近代机械工程史、现代机械工程史。
机械始于工具。公元前3000年以前（史前期），人类已广泛使用石制和骨制的工具。搬运重物的工具有滚子、撬棒和滑橇等，如古埃及建造金字塔时就已使用这类工具。公元前3500年后不久，苏美尔人已有了带轮的车。史前期的重要工具有弓形钻和制陶器用的转台。弓形钻由燧石钻头、钻杆、窝座和弓弦等组成，用来钻孔、扩孔和取火。埃及第三至第六王朝（约公元前2686年～前2181年）的早期，开始将牛拉的原始木犁和金属镰刀用于农业。约公元前2500年，欧亚之间地区就曾使用两轮和四轮的木质马车。叙利亚在公元前1200年制造了磨谷子用的手磨。
公元前600～公元400年的古罗马称为古典文化时期，这一时期木工工具有了很大改进，除木工常用的成套工具如斧、弓形锯、弓形钻、铲和凿外，还发展了球形钻、能拔铁钉的羊角锤、伐木用的双人锯等。广泛使用的还有长轴车床和脚踏车床，用来制造家具和车轮辐条。脚踏车床一直延用到中世纪，为近代车床的发展奠定了基础。
约在公元前1世纪，古希腊人在手磨的基础上制成了石轮磨。这是机械和机器方面的一个进展。约在同时，古罗马也发展了驴拉磨和类似的石轮磨。
表是1500年前开始制造的。重要的改进是用螺旋弹簧代替重物以产生动力，此外还加了棘轮机构。机械式钟表创造的成功，不仅为现代文明所必需，也推动了精密零件的制造技术。机械式钟表后来又得到全面改进，如单摆式时钟取代了原来的天平式时钟。1676年英国为格林威治天文台制作了摆长不同的两种精密时钟。怀表采用双金属条，解决了平衡轮的温度补偿问题。
在欧洲诞生了工程科学。许多科学家，如牛顿、伽利略、莱布尼兹、玻意耳和胡克等，为新科学奠定了多方面的理论基础。为了鼓励创造发明，意大利和英国分别在1474年和1561年建立了专利机构。17世纪60年代出现了科学学会，如英国皇家学会。英国于1665年开始出版科学报告会文献。法国约于同时建立了法国科学院。俄、德两国也分别于1725年和1770年建立了俄国科学院和柏林科学院。这些学术机构冲破了当时教会的禁锢，展开自由讨论，交流学术观点和实验结果，因而促进了科学技术以及机械工程的发展。
在1750～1900年这一近代历史时期内，机械工程在世界范围内出现了飞速的发展，并获得了广泛的应用。1847年，在英国伯明翰成立了机械工程师学会，机械工程作为工程技术的一个分支得到了正式的承认。后来在世界其他国家也陆续成立了机械工程的行业组织。
机械工程的发展，在工业革命的进程中起着主干作用。如18世纪中叶以后，英国纺织机械的出现和使用，使纺纱和织布的生产技术迅速提高。蒸汽机的出现和推广使用，不仅促进了当时煤产量的迅速增长，并且使炼铁炉、鼓风机有了机器动力而使铁产量成倍增长，煤和铁的生产发展又推动各行各业的发展。蒸汽机用于交通运输，出现了蒸汽机车、蒸汽轮船等，这反过来又促进了煤、铁工业和其他工业的发展。汽轮机、内燃机和各种机床相继出现。
其中动力机械技术的突破，促进了各技术领域的突飞猛进。第一台有实用意义的蒸汽动力装置是英国的T.钮科门于1705年制成的大气式蒸汽机，曾在英国的煤矿和金属矿中使用。1712年制成的钮科门蒸汽机，它的蒸汽气缸和抽水缸是分开的。蒸汽通入气缸后在内部喷水使它冷凝，造成气缸内部真空，气缸外的大气压力推动活塞做功，再通过杠杆、链条等机构带动水泵活塞运动。1765年瓦特制作了一台试验性的有分离冷凝器的小型蒸汽机，1781年他又取得双作用式蒸汽机的专利。1776年瓦特与M.博尔顿合作制造的两台蒸汽机开始运转。到1804年，英国的棉纺织业已普遍采用蒸汽机作为生产动力。
19世纪中期，内燃机问世。第一台在工厂中实际使用的内燃机是1860年法国的勒努瓦制造的无压缩过程的煤气机，其基本结构与当时的蒸汽机相差不多。1862年，法国A.E.B.de罗沙提出四冲程循环的基本原理。1876年，德国N.A. 奥托制成四冲程往复活塞式单缸卧式煤气机，比勒努瓦的煤气机效率更高，功率更大。1878年，英国D. 克拉克制成二冲程作出了重要贡献。1897年他制成第一台压缩式点火式内燃机（柴油机），使用液体燃料，按四冲程原理工作，热效率高于当时其他任何内燃机。早期的压缩式内燃机的转速比较低，进入20世纪后内燃机的转速大幅度提高。
随着发电机和电动机的发明，世界开始进入电气时代。中心发电站迅速兴起，大功率的高速汽轮机应运而生。
第二次世界大战以后的30年间，机械工程的发展特点是：除原有技术的改进和扩大应用外，与其他科技领域的广泛结合和相互渗透明确加深，形成了机械工程的许多新的分支，机械工程的领域空前扩大，发展速度加快。这个时期，核技术、电子技术、航空航天技术迅速发展。生产和科研工作的系统性、成套性、综合性大大增强。机器的应用几乎遍及所有的生产部门和科研部门，并深入到生活和服务部门。
流体力学发展史范文4
【关键词】 热力学；统计物理；教学方法
一、引言
热力学与统计物理是理论物理的五大分支之一，具有与其它四个分支（经典力学、电磁学、相对论、量子力学）同等重要的科学与工程地位。热力学与统计物理课程是本科教学中物理学及相关专业的一门重要基础理论课程，它以大量微观粒子组成的宏观物质系统为研究对象，基于热力学理论和统计物理理论，揭示热运动规律以及与热运动有关的物性及宏观物质系统的演化。许多工程科学都是由热力学所衍生的或与其密切关联，例如传热学、流体力学、材料科学等，该课程也是学习量子力学、固体物理的基础。热力学的应用范围很广，主要包括：引擎、涡轮机、压缩机、发电机、推进器、燃烧系统、冷冻空调系统、能源替代系统、生命支援系统及人工器官等。
通过热力学与统计物理课程的教学，可以培养学生的形象思维和逻辑思维能力，提高学生的物理修养，使学生深入认识热力学与统计物理理论，能从热力学和统计物理学角度阐述热运动的规律及热运动对物质宏观性质的影响，能基于热力学和统计物理学理论解决实际热力学问题。热力学理论和统计物理学理论的统一性的教学，可使学生树立物质世界是分层次的、宏观现象与微观本质紧密联系、量的积累引起质的变化等物理学基本观点。然而该门课程抽象性强，教学难度很大，因此教学过程中必须有针对性的采用科学的教学方法以保证良好的教学效果。
二、重点突出物理思想和物理方法教学
科学思想和方法是物理科学的重要内容。美国著名物理学家费恩曼曾经说过：对学习物理的人来说，重要的不是如何正规严格地解方程，而是能猜出它们的解并理解物理的意义。清华大学著名物理学家叶企孙教授也曾强调指出： 物理教学不仅要给学生以知识，更要给学生科学思想和方法。可见物理思想和物理方法在物理教学中的重要性。物理知识的认识和发展是依赖于物理思想的发展和建立于科学的物理方法的基础之上的。物理知识的传授是“授人以鱼”，物理思想和物理方法的传授则是“授人以渔”。仅仅传授物理知识容易使学生对掌握的结论确信无疑，这将限制学生的创造性和个性发展。而物理思想和物理方法的传授不仅是为学生提供必要的知识储备外，也是为他们提供能力储备。
在热力学统计物理课程的教学中，除了物理思想和物理方法自身具有的重要地位之外，授课学时少和授课内容多的矛盾、化繁为简提高教学效果的要求也需要将物理思想和物理方法的传授放在一个重要位置。把握该课程的物理思想和基本方法，对授课内容和知识结构进行优化和调整，是解决授课学时少和授课内容多的矛盾的根本方法。热力学统计物理课程对学生数学基础要求也较高，涉及到大量繁复的公式数学推导和变换，导致学生在学习该课程的过程中很容易将注意力停留在物理公式的数学形式上而忽略了其中的物理意义、物理思想和物理方法，最终结果是导致学生思维混乱、满头雾水。因此，在热力学统计物理课程中应该尽量简化物理公式的数学推导和数学变换方面的教学，而将教学的重点放在物理公式的物理意义、物理思想和物理方法方面，帮助学生从物理角度对授课内容进行深入理解。
三、排除学生心理障碍
热力学与统计物理课程的特点是比较抽象，学生理解困难和难以建立相应的物理图像。较大的学习阻力会影响学生学习该课程的兴趣和爱好，导致学生存在接受热力学与统计物理的物理思想和相关理论的心理障碍。上述在把握课程的物理思想和基本方法的基础上对授课知识结构进行优化调整和将授课内容化繁为简是排除学生心理障碍的一个有效方法，此外好的课题引入对于排除心理障碍从而激发学生学习兴趣也会起到十分重要的作用。如教学实践证明，课程绪论由热力学发展史引入，从“热”本质的争论到焦耳、克劳修斯、开尔文、能斯脱、麦克斯韦、玻尔兹曼、吉布斯等科学家的丰功伟绩进行逐步阐述，可以有效激发学生学习统计物理的兴趣和增强学生的学习信心。恰当地运用热力学统计物理发展史能够提高学生的创新思维水平，提高学生整合信息、发现问题的能力。[1]同时也有利于激发学生的自我意识[2]和有助于学生理解物理知识，有助于学生体验物理学的批判精神和形成整体性的物理知识观。[3]再如在统计理论部分的课题引入时，重点突出物理思想，突出宏观系统由大量微观粒子组成的特点，使学生真正清楚统计物理学的研究对象及方法，理解统计物理与热力学的不同之处和统一之处，也可以有效消除学生学习统计物理的形成心理障碍。总之，通过好的课题引入，激发学生的学习兴趣和调动学生的学习积极性，消除学生的畏难情绪，对排除学生学习热力学统计物理的心理障碍不无裨益，这也是保证学生在热力学统计物理课程学习过程中始终保持学习主动性的关键。
四、详细阐述热力学与统计物理两种方法的关系
热力学方法与统计物理方法是热力学与统计物理研究大量微观粒子组成的宏观物质系统的热现象的两种基本方法，两种方法的有机结合是热力学统计物理理论的一个基本特征，应帮助学生很好地把握该基本特征。热力学的基本任务是研究热运动的基本规律，是研究热现象的宏观理论，它不涉及物质的微观结构，而是从能量转化的观点出发，依据在大量实践中总结出来的几条基本宏观定律，运用严密的逻辑推理而形成的一整套完整的热现象理论。统计物理学的基本任务是揭示热现象的本质，是研究热运动的微观理论，它从物质的微观结构出发，依据微观粒子所遵循的力学规律，再用概率统计的方法求出系统的宏观性质及其变化规律。热力学理论的发展先于统计物理学的发展，其起源可追溯至十七世纪末开始的长期而激励的“热”本质争论，到19世纪中页在焦耳测定热功当量的工作基础上热力学第一定律得以建立了“热质学”，奠定了热力学的发展基础，并在克劳修斯、开尔文、能斯脱等人的进一步努力下建立了热力学第二定律和第三定律，使热力学理论更臻完善。热力学能解决宏观热现象的一些问题，但仍未能对热现象的本质作出解释。在热力学发展的同时，分子运动论也开始发展起来。克劳修斯从分子运动论的观点出发导出波意耳-马略特定律。麦克斯韦应用统计概念研究分子的运动，得到了分子运动的速度分布定律。玻尔兹曼给出了热力学第二定律的统计解释。最后吉布斯发展了麦克斯韦和玻尔兹曼的理论，建立了系综统计法。至此统计物理学形成了完整的理论。可见热力学理论和统计物理理论的发展虽有先后之分，但是发展过程却紧密联系，对应的两种研究方法各有优缺点又有机结合，二者的区别和联系如下表所示：
基础 方法 优点 不足
热力学方法 由大量现象总结归纳的热力学基本定律 数学演绎、逻辑推理 高度的普适性、可靠性 无法解释涨落现象、无法揭示热现象本质
基础 方法 优点 不足
统计物理方法 物质微观结构、宏观量与微观量的关系、等概率原理 概率统计方法 可求具体物质的热性质、解释涨落、揭示热现象本质 近似性
可见，热力学方法和统计物理方法共同来自于人们对宏观热现象的明确认识和微观热运动特征的准确把握，二者相辅相成，互为补充，是一个有机统一体，缺一不可。课程教学过程中，应在详细阐述热力学与统计物理学的概念定义、发展历史的基础上讲授二者的有机统一关系，使学生对两种方法有一个整体的认识，准确把握课程的基本特征，这有利于学生理解热力学统计物理的物理思想和建立相应的物理图像。
五、帮助学生建立课程理论框架
学生在学习热力学与统计物理的过程中，难以理解相关的物理思想、定理定律和无法建立清晰的物理图像，很大程度上是由于没有很好地把握课程的知识要点和理论主线。热力学与统计物理课程有机结合思维方式截然不同的热力学和统计物理两种方法，分别从宏观和微观两个层面对物质系统的热运动规律进行研究，同时数学推导和变换繁复，因此学生在学习的过程很难捕捉到课程的知识要点和提炼出课程的理论主线，这就要求教师有意识的帮助学生把握课程的整体理论框架。
汪志诚的《热力学·统计物理》教材为例，[4]可以建立如下课程基本理论框架：课程分为热力学和统计物理两个部分。热力学部分包括热力学基本定律部分（核心）、均匀热力学系统的热力学公式、热力学基本定律和热力学公式的应用三部分，前两部分为热力学的基础理论，第三部分包括基础理论在均匀单元系、均匀多元系以及非均匀系中的应用。统计物理部分包括平衡态统计理论、涨落理论和非平衡态理论，平衡态统计理论为核心部分，又包括最概然统计理论和系综理论。在授课学时日渐缩减的情况下，可将最概然统计理论作为本科教学中统计物理部分的讲授主体。该部分可以分为系统微观构成的描述和基本统计规律、基本统计规律在不同微观系统中的应用两部分，后者包括了基本统计规律在玻尔兹曼系统、波色系统和费米系统中的应用。这样的一个简明的整体理论框架的建立，有助于学生对相关定理定律的融会贯通和对课程的物理思想和物理方法的整体理解，从而帮助学生建立完整的热力学统计物理图像，达到该课程的最终教学目的。
六、结论
热力学统计物理是本科物理学及相关专业的一门重要基础理论课程，具有抽象且数学知识要求高的特点，教学难度很大。在该课程的教学过程中通过重点突出物理思想和物理方法教学、排除学生心理障碍、详细阐述热力学与统计物理两种方法的关系、帮助学生建立课程理论框架等科学的教学方法的应用，可以有效提高教学质量，帮助学生深入理解相关的物理思想和掌握相关的物理方法，建立完整的热力学统计物理图像。
【参考文献】
[1] 周诗文.运用物理学史培养学生的创新思维[J].物理教学探讨，2005.9.15-16.
[2] 陈运保.物理学史对于培养学生自我意识的重要作用[J].物理教学探讨，2005.2.28-29.
[3] 赵长林，赵汝木.物理学史的课程价值[J].物理教学， 2005.2.32-35.
[4] 汪志诚.热力学·统计物理[M].北京：高等教育出版社，2003.
流体力学发展史范文5
在全社会普遍重视加强和改进未成年人思想道德建设的大氛围下，学校作为专职教育单位，“把德育放在学校一切工作的首位”已是我们的共识。加强对学生进行政治教育、思想教育、道德教育、法纪教育和心理品质教育，对促进学生全面发展起着主导的决定性作用。为了推动“课课有德育，人人是德育工作者”这一教育理念，积极开展“各学科渗透德育”，拓展德育阵地，增添德育渠道，丰富德育形式，扩充德育内容，使学校传统美德特色教育在学科渗透中增添新的时代内涵，在加强和改进未成年人思想道德建设中发挥重要作用。 根据上述精神，本人在近二十年的物理教学中，认真探索德育渗透的途径，取得较好的效果，本文就此浅谈一些做法和体会。
1、利用物理规律本身进行辩证唯物主义教育
物理规律本身包含许多哲学思想。在传授知识的同时，对学生进行辨证唯物主义教育，培养学生科学的世界观和方法论。例如：讲天体运动时：“从十八世纪三十年代人们共发现太阳的九颗行星：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。”而第九颗行星冥王星由于轨道离太阳太远最近被排除这个家族，这说明科学是在不断探索、不断发展。讲能量转化及守恒定律时，教育学生看任何事物要用变化、发展的眼光去看。讲分子运动论时，一个分子的行为和大量分子的行为完全不同，告诉学生任何事物都存在共性和个性，量变到质变的辨证统一观点。讲质点、匀速直线运动、弹簧振子、单摆等知识时，渗透在分析问题过程中抓事物主要矛盾的哲学原理。同时还利用物理规律来唤起学生“异想天开”的求知欲望。如讲库仑引力时让学生与万有引力形式相对比，后设疑，“二者的表达式如此相似，是否存在必然联系?可至今还没有哪位科学家做出回答，你们将是二十一世纪祖国科技发展的主人，祖国希望你们现在努力学好物理基础知识，或许你们之中的某位同学将来做出解答。”物理公式简洁、严谨。但其内涵丰富多彩也是进行对称美、和谐美等美育的最佳材料。通过形式美教育的同时，将其内涵加之扩展，为学生理解记忆，奠定了扎实的基础。例如：复习牛顿第二定律F=ma时，讲到它包括矢量性、对应性和瞬间性。学生感叹无比：“牛顿真了不起，仅仅用了三个字母就包括着如此丰富多彩的内容。”学生受到公式美和内容美的熏陶。
2、利用物理学史上的重大发现，培养学生非智力因素
讲授有关物理知识时，我总是举物理学史上的重大发现及对社会进步的推动作用的事例，培养学生的非智力因素。如学习动机、兴趣、情感、意志和学习态度等无疑是一种好的尝试。在讲瓦特蒸汽机的发明。拉开了第二次工业革命的序幕。爱迪生电灯的发明，从此人类进入了电的时代。阿基米德在浴室中洗澡，发现身体浸入水中，水就会从盆边溢出，突发灵感：阿基米德定律从此诞生了。这一发现，不仅揭开他苦苦思索的“黄冠”之迷，也是流体力学诞生的庆典。“树上苹果掉下总是落向地面”这在大家看来司空见惯的现象，在牛顿的眼里却孕育着万有引力定律的诞生。伽利略在教堂中发现悬挂在天花板上油灯的摆动，惊奇的发现油灯摆动振幅越来越小．可每次摆动的时间却几乎相等。这就是摆的重要特性“等时性”的雏形，由此诞生了世界第一个摆钟。开普勒三定律是开普勒经过长达四年，否定19种假设最后发现的。太阳系中的第八颗行星海王星就是万有引力定律的产物。通过描述科学家对自然现象的敏锐观察和科学推测、勇于探索、不畏艰难、最终发现物理规律的精神，激发了学生对物理的学习兴趣，激励了学生树立科学精神，初步养成了科学严谨的学习态度．也为今后进行科学研究和探索打下思想基础。
3、利用物理学家的平生事迹对学生进行献身科学报效祖国的教育
如牛顿是经典力学的奠基人，是物理学史上的一员巨将，但他却说“那是由于我站在巨人肩上的缘故”。布鲁诺为了坚持哥自尼“日心说”被当时的天主教活活烧死。居里因为思考问题而惨死在奔跑的马蹄之下。爱因斯坦的大气晚成。卡文迪许由于扭枰实验测得万有引力常数G=6．67x10-~Nm2／kg被誉为“能测出地球质量的人”。阿基米德只需要一根足够长的木棒而成为能“撬起地球”的人。而他研究发明的硝酸甘油被用于第二次世界大战．为此阿基米德悔恨终生。我国国家功勋钱学森当听到的消息时，冲破美帝国主义长达五年的层层封锁，依然回到祖国的怀抱。这些内容，讲课时紧紧结合教材特点介绍给学生。科学家的那种勤奋、刻苦、灵活、持久、为科学真理不为而献身的精神对学生有很强的感染力。从而使他们心灵得到净化、思想得到升华。在我教的学生中，也有出国的，但他们都表示，到国外只是充电，为了学习先进的科学技术，目的是更好地报效祖国。
4、利用我国科技发展巨大成就，进行爱国情感熏陶
讲授各章内容时，教师要充分利用配置课本前页的彩图和插图激发学生爱国情感。例如：利用图象再现我国第一颗原子弹爆炸时那万众欢呼、激动人心的情景，学生也为之激动，引起了极好的感情共鸣。1970年4月，我国自己研制的第一颗人造卫星――东方红一号成功发射升空的事实。这标志着中国成为继苏、美、法、日、之后第五个拥有研究和发射卫星能力的国家。2003年的金秋时节我国自己设计的宇航飞船首次把杨利伟送上太空，创下了宇航飞船载人的历史。2007年的金秋时节我国自己设计的嫦娥一号探月卫星发射成功，实现了中华民族的千年梦想。 东方红一号、宇宙飞船、嫦娥一号的发射成功是我国航天事业发展史上的三个里程碑．它标志着我国在国际上的地位日益加强。这些重大事件，学生耳闻目睹、易于接受具有很强的感染力和说服力。
5、理论联系实际。增强同学们学习的自信心
流体力学发展史范文6
分段式教学组织形式
航空概论是一门涉及空气动力学、航空机械、航空电子、空中交通管理等多领域多学科知识的综合性课程。韩愈《师说》有言，“术业有专攻”，如果采用单一教师授课的方式，由于每个人都有自己擅长的领域，一人很难专擅机械、电子等所有的相关知识，所以对课程中自己擅长的内容可以讲解得很详尽，而对于自己并不擅长的内容，授课过程必然流于泛泛，很难深入。为了解决这一问题，可以采用分段式的教学组织形式。所谓“分段式”教学模式是指在教学过程中，把教学内容分段后，安排擅长此内容的教师主讲。“分段式”教学不是对现有教学内容简单的分段、分人授课，而是对原有专业课教学大纲、教学内容又授课计划、教学方法、评价体系全新的调整和组合[2]。首先要对航空概论课程的知识结构进行分析，在明确其理论知识和技能知识的基础上确立该课程的主要学习领域，广泛调查研究校内外的教师资源，了解每个人的专擅领域和优势所在，然后组建课程教学团队，共同分析探讨航空概论课程的教学内容，将教学内容梳理归纳后分段，每一个团队人员的优势资源与分段后的教学内容相匹配，进而制定授课计划、编写教学方案、改革课程教学模式。
灵活多变的教学方法
教师在教学中一定要重视高职课堂教学的特殊性，综合采用项目导向、任务驱动、启发引导、案例分析、分组讨论、角色扮演等教学方法，激发学生兴趣，强化学生自主学习和知识迁移的能力，建立起与其未来职业生涯相适应的分析问题和解决问题的能力。例如，在讲解伯努利定理时，如果直接向学生灌输定理的内容和公式，由于过于抽象，学生很难理解和记忆。在这种情况下，可以采用启发法，不直接讲授定理的内容，而是设定一系列问题，环环相扣，一步步引导学生自己推导出定理的内容。具体过程如下：首先，让学生每人拿出两张纸，向中间吹气，观察两张纸相吸的现象。然后提出第一个问题：两张纸相吸的直接原因是因为纸中间的空气的哪个参数减小了？等待学生回答出答案“压强”之后，提出第二个问题：压强代表的是空气的哪种能量？等学生回答出“势能”之后提出第三个问题：压强减小的同时，由于你的吹气导致空气的哪个参数变大了？当学生回答出答案“速度”时，继续提问：速度代表着空气的哪种能量？学生自然会回答“动能”，此时做最后一次提问：速度增加的时候为什么压强会减小？引导学生思考势能与动能的关系，联想到能量守恒定律，继而得到伯努利定理的相关知识：①该定理是能量守恒在流体力学中的应用；②定义的是速度和压强的关系；③速度大的地方压强小，速度小的地方压强大。这样不仅能够提高学生兴趣，增强教学效果，同时也能提高学生自主学习、思考的能力。
