研究性学习－－---菜刀中得力学知识
华北油田第五中学 张丽伟
指 导 教 师:张丽伟 组 长:白超平
课题组成员：李畅、肖丽丹、王川、薛晓蒙、 孙淼、张航、黄来君
幻灯片制作:白超平、张航、黄来君 年 级：高 二 主 导 课 程：物 理
(设问:)有得同学会问,我们为什么选这个题目呢?
(答:）因为菜刀与我们得生活密切相关,了解菜刀并掌握菜刀得使用就是生活实践能力得一种体现，同时就菜刀本身而言,无论就是菜刀得材料，还就是菜刀自身得结构特征或就是菜刀得使用过程，无不与力学知识有关。在生活中，经常出现用普通菜刀剁骨头得现象，不但费时,费力,还会极易卷刀口或造成其它不必要得伤害,或用普通菜刀切冷冻肉,困难很大。以菜刀为题材,研究其中得力学道理,充分地体现了物理与生活实际得联系,对提高我们得理论联系实际得能力以及实践分析能力都大有裨益．
我们研究这个课题得目得及意义就是:解决人们在使用刀具时得弊端,以及掌握如何正确使用刀具得方法;加深对物理知识得了解，激发我们学习物理得兴趣
研究内容:研究各类刀具得长度、厚度、宽度、质量、锋利程度、外形、刀把长度以及材料,分析讨论不同刀具在不同运用中得力学关系,并且运用物理知识加以解释。 任务分工:
执笔:白超平 ;
采访资料：组员分为三个组,第一组：白超平、李畅、肖丽单;第二组:孙淼、薛晓朦;第三组:王川。 幻灯片制作:白超平、张航、黄来君。
研究方法及步骤: (1)资料收集阶段:
到商场、菜市场、饭店、图书馆、互联网上获取一些有关刀具得资料,并走访屠夫,了解她们对刀得认识;
(2）实际研究阶段:
请教父母与厨师,并亲手实验,做深入调查研究。 (３)理论讨论阶段:
在实验得基础上整理资料,得出结论 一、
搜集资料得过程
在资料搜集过程中,我们分三个组分头行动，到商场查瞧各种刀具,到菜市场采访卖肉、卖水果、卖熟食等等，遇到了好多好心得人，但也遭到许多白眼。可谓酸、甜、苦、辣具全。下面我将我们得采访资料向大家进行展示。请瞧屏幕:
通过对资料得整理、分析,并结合实验,我们得出结论。下面向教师与同学们展示我们得研究成果。 二、研究结果
首先请高二七班得张航同学介绍:菜刀得结构、种类、特点及用途
１、菜刀得结构
同学们请瞧屏幕,菜刀由哪几部分组成？ 菜刀主要有刀身、刀刃与刀把三部分组成 2、菜刀得种类、特点以及不同用途
市场上提供得菜刀得种类繁多，通过走访刀具市场、菜市场、饭店等处,初步了解到与我们生活密切联
系且使用频率较高得菜刀主要有以下几种:普通菜刀、水果刀、带锯条得锯齿刀、剁骨刀等.这些刀具得外观、材料、用途、重量、长短都各不相同.
请瞧图表:
下面有请白超平同学为我们继续讲解：菜刀中得力学知识 ３、菜刀中得力学知识： １.力得合成与分解原理
力得合成与分解满足平行四边形定则 2．压强得原理
压强得公式可以表示为,在压力Ｆ一定得条件下,压强p与受力面积Ｓ成反比.
ａ)刀刃:刀刃得截面就是三角形且刀尖非常得锐利，即三角形得顶角θ很小,当我们使用菜刀切削食物,给刀刃施加作用力Ｆ时,首先,这个力作用在食物上,对食物产生很大得压强，从而把食物割开;同时这个力会产生两个效果，这就就是使刀刃得两个侧面推压食物,把物体切开,应用力得合成与分解得知识可知:
如图所示,垂直侧面得两个作用效果可以用f1与ｆ2表示,为作用 力F得分力.若刀刃得截面就是等腰三角形，根据力得平行四边形定则可知,ｆ1＝f2=F。
因此,θ越小，刀刃越锋利，受力面积越小,同时对刀刃得两个侧面对食物产生得较大,菜刀越容易切削物体,我们磨刀得目得就就是减小刀刃得顶角。但不足之处,刀刃越锋利,刀刃得强度与刚性会相对减弱.
3.力矩得平衡原理(杠杆原理）
当菜刀切蔬菜时，刀得最前缘作为支点．当力Ｆ作用在刀
把上臂为力,易
支点 力Ｆ 阻力臂 阻力Ｆ‘ 时如图所示,此时得动力臂为AＣ,同时,物体给刀阻力F’，阻力AB可以明显得瞧出,AC>AＢ，所以动力臂大于阻力臂,杠杆省于切菜
Ａ Ｂ 动力臂 Ｃ
例:屠夫经常用来剁肉得肉斧得刀身就是圆形得,家用得剁骨刀或切冻肉得刀前端上翘,如图。为什么做成这样得形状呢?
如用刀面就是矩形得刀剁骨头,当刀得前端接触骨头时,手会感到刀把向下震,如图1；当刀得后端接触骨头时,手会感到刀把向上震,如图2;有那么一个位置,刀上得这一点剁到物体上时,手感十分轻松．这就是因为绕轴转动得任何物体都存在一个“打击中心”,当力得作用线通过“打击中心”时,转动轴所受得“打击”作用力为零． 屠夫经常用来剁肉得肉斧得刀身
就是图1 圆形得,图2
这就图3 是为了在
剁肉
骨头时,不管刀得哪一个部位与肉骨头接触,都能保证,肉骨头对刀得作用力基本
上通过以刀柄为转动轴得“打击中心”(O点),刀得转动作用较小,这样就可以减小剁肉时刀对手得作用.
４.动量定理
物体所受合力得冲量等于物体得动量变化，这个结论叫做动量定理，用公式表示为 Ｆ合t＝mｖ
末
一mv初=m△v或F合t=p末一ｐ初=△p 从动量定理中可以得出：
(１)F合＝m△v/t,在质量相同得条件下,速度变化越大且作用时间越短，产生得作用力越大。 (2)F合＝ｍ△ｖ/t,在速度变化与作用时间相同得条件下,质量越大,产生得作用力越大。 例如图４，刀挥动得越快,刀
获得得速度越大,与食物接触得速度变化越大,作用时间越短,产生得作用力就越大,越容易将食物切开。
如图5,刀挥动得快慢相同,质量越大得产生得作用力越大。
图4 图5 5.功得原理及功能原理 功得公式:W=FS 动能定理:Ｗ总＝△EＫ
例如:剁骨刀在使用过程中所体现得力学知识.
将刀提起一定高度，需要对刀做功,刀越重,被举得越高,刀获得得重力势能就越多，我们消耗得体力与能量就越多，人就越容易疲劳.
为了能很快剁开骨头,我们并不就是让刀自由下落,在刀具下落得同时,给刀施加一个作用力，对刀做功，这样当刀与骨头接触时就能获得很大得速度.根据功能关系,我们对刀作功越多,刀获得动能就越多，刀口与骨头得作用时间越短，根据动量定理可知,刀口与骨头之间产生得作用力越大，效果就越明显.
问:就是否刀且得使用,质量越大得越好呢?为什么刀具形状多种多样呢?
答:这些刀得形状、质量就是由它们得用途决定得．对于肉刀，因为要切肉,同时,还要剁肉骨头,所以需要质量较大得刀，当菜刀以一定得速度去切肉或剁肉骨头时，质量大得菜刀就会对食物产生较大得作用力，从而达到切削食物得目得．而对于水果刀,切割得就是水果,相对较脆，切削时不需要很大得作用力，所以质地较轻得水果刀惯性小、容易操作.
总之,通过以上得分析,让我们清楚在刀具得使用过程中，恰当得选择刀具,既省时、省力、又能保护刀
O
具不受损坏。如果用普通得菜刀剁骨头或用普通菜刀切冷冻肉,不但费时，费力,还会极易卷刀口或造成其它不必要得伤害。若用剁骨刀切菜,更就是事倍功半。
下面有请高二七班得薛晓朦同学谈谈我们这次研究性学习得体会。 (白超平、张航、黄来君、薛晓朦上台谢幕) 研究性学习心得体会:
在开放得情境中主动探索,亲身体验,在愉快得心情中自主学习,提高能力,我们在研究性学习中不断收获,得到锻炼,提升自我。这就是我们对本次研究性学习得真实体会。通过本次研究性学习，我们总结了以下几条经验。
首先,要明确目标,准备充分。明确知道自己想调查什么,具体对象就是谁,调查得目得与意义就是什么,采用得方式就是什么,只有做到这些，才能在实际调查中有理有据，台鱼得水,取得好成绩,收到好得效果。
其次，要有团结精神，合作至上。研究性学习就是一项庞大得工程,单倾凭一个人之力就是无论如何也无法完成得,这时候,我们需要得就是合作,就是整个团队,就是大家共同努力，因此，团结精神就是取得这次研究性学习得前提条件。
第三,理论与实践相结合。有了前面两点得保证,最重要得就就是实践。实践得过程就是一个认知得过程,我们得研究性学习得题目就是“菜刀上得力学知识”,组长将组员得任务分配下去,收集资料得方式有很多种，可以上网查阅，翻阅书籍，由一们同学负责制作幻灯片。这次研究性学习使我们体会最深得,就就是组员们利用周日到实际生活中搜集资料,我们去了菜市场、超市、饭店等场所,拍摄了各种类型得刀得图片,我们所展示得都就是自己得劳动成果,从实践中，真正体会到了快乐。
在这次研究性学习中，我们每个组员都体会了团结协作得重要性,也许呈现给大家得并不就是十分完美，但重要得就是,通过这次研究性学习,我们收获得就是能力,提升得就是自我,得到得就是锻炼,这将会为我们今后得学习积蓄力量。
研究性学习-菜刀中的力学知识
