研究性學(xué)習(xí)-----菜刀中的力學(xué)知識(shí)

1、研究性學(xué)習(xí)菜刀中的力學(xué)知識(shí)1、菜刀的結(jié)構(gòu)同學(xué)們請(qǐng)看屏幕，菜刀由哪幾部分組成?一川刃：一加并；一刀杞華北油田第五中學(xué)張麗偉指導(dǎo)教師：張麗偉組長(zhǎng)：白超平課題組成員：李暢、肖麗丹、王川、薛曉蒙、孫淼、張航、黃來(lái)君幻燈片制作：白超平、張航、黃來(lái)君年 級(jí)：高 二主導(dǎo)課程：物理(設(shè)問(wèn)：)有的同學(xué)會(huì)問(wèn)，我們?yōu)槭裁催x這個(gè)題目呢？(答：)因?yàn)椴说杜c我們的生活密切相關(guān)，了解菜刀并掌握菜刀的使用是生活實(shí)踐能力的一種體現(xiàn)，同時(shí) 就菜刀本身而言，無(wú)論是菜刀的材料，還是菜刀自身的結(jié)構(gòu)特征或是菜刀的使用過(guò)程，無(wú)不與力學(xué)知識(shí)有 關(guān)。在生活中，經(jīng)常出現(xiàn)用普通菜刀剁骨頭的現(xiàn)象，不但費(fèi)時(shí)，費(fèi)力，還會(huì)極易卷刀口或造成其它不必要 的傷

2、害，或用普通菜刀切冷凍肉，困難很大。以菜刀為題材，研究其中的力學(xué)道理，充分地體現(xiàn)了物理與 生活實(shí)際的聯(lián)系，對(duì)提高我們的理論聯(lián)系實(shí)際的能力以及實(shí)踐分析能力都大有裨益.我們研究這個(gè)課題的目的及意義是：解決人們?cè)谑褂玫毒邥r(shí)的弊端，以及掌握如何正確使用刀具的方法;加深對(duì)物理知識(shí)的了解，激發(fā)我們學(xué)習(xí)物理的興趣研究?jī)?nèi)容：研究各類刀具的長(zhǎng)度、厚度、寬度、質(zhì)量、鋒利程度、外形、刀把長(zhǎng)度以及材料，分析討論不 同刀具在不同運(yùn)用中的力學(xué)關(guān)系，并且運(yùn)用物理知識(shí)加以解釋。任務(wù)分工：執(zhí)筆：白超平;采訪資料：組員分為三個(gè)組，第一組：白超平、李暢、肖麗單；第二組：孫淼、薛曉朦；第三組：王川。 幻燈片制作：白超平、張航、黃來(lái)君

3、。研究方法及步驟：(1) 資料收集階段：到商場(chǎng)、菜市場(chǎng)、飯店、圖書(shū)館、互聯(lián)網(wǎng)上獲取一些有關(guān)刀具的資料，并走訪屠夫，了解他們對(duì)刀的認(rèn)識(shí)；(2) 實(shí)際研究階段：請(qǐng)教父母和廚師，并親手實(shí)驗(yàn)，做深入調(diào)查研究。(3) 理論討論階段：在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上整理資料，得出結(jié)論一、 搜集資料的過(guò)程在資料搜集過(guò)程中，我們分三個(gè)組分頭行動(dòng)，到商場(chǎng)查看各種刀具，到菜市場(chǎng)采訪賣(mài)肉、賣(mài)水果、賣(mài) 熟食等等，遇到了好多好心的人，但也遭到許多白眼?？芍^酸、甜、苦、辣具全。下面我將我們的采訪資 料向大家進(jìn)行展示。請(qǐng)看屏幕：通過(guò)對(duì)資料的整理、分析，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)，我們得出結(jié)論。下面向教師和同學(xué)們展示我們的研究成果。、研究結(jié)果 首先請(qǐng)高二七班

4、的張航同學(xué)介紹：菜刀的結(jié) 構(gòu)、種類、特點(diǎn)及用途菜刀主要有刀身、刀刃和刀把三部分組成2、菜刀的種類、特點(diǎn)以及不同用途市場(chǎng)上提供的菜刀的種類繁多，通過(guò)走訪刀具市場(chǎng)、菜市場(chǎng)、飯店等處，初步了解到與我們生活密切 聯(lián)系且使用頻率較高的菜刀主要有以下幾種：普通菜刀、水果刀、帶鋸條的鋸齒刀、剁骨刀 等.這些刀具的外觀、材料、用途、重量、長(zhǎng)短都各不相同.請(qǐng)看圖表：表1 菜刀的調(diào)査資料一般外觀刀ri特點(diǎn)一般材料用途a 著通寒刀雜形或前竭帶圓扼平整*較鋒利普通碳鋼常見(jiàn)蔬菜、各種水果、徴肉類水果刀細(xì)長(zhǎng)很薄*平整不銹鋼各種水采鋸齒刀刀背帶鋸床平整，較鋒利礙鋼水果、冷凍制品、刮龜鱗剁骨刀矩形狀且前嵋上翹， 刀背很孕、斧

5、頭形刀口較厚彈簧鋼切肉、稠胃頭等 堅(jiān)硬食品«2萊刀的規(guī)格名稱長(zhǎng)度（on）刀口厚度（nun）刀身刀把普通菜刀15.4-20.510720.10.24-0.5水果刀15.0-25.07-130.050.1-0.15鋸齒刀15,4-20.57-130.10.14-0.25剁骨刀183-26.89-150351.0-2,5下面有請(qǐng)白超平同學(xué)為我們繼續(xù)講解：菜刀中的力學(xué)知識(shí)3、菜刀中的力學(xué)知識(shí)：1.力的合成與分解原理 力的合成與分解滿足平行四邊形定則p =匚，在壓力F 定的條件下，壓強(qiáng)S2壓強(qiáng)的原理 壓強(qiáng)的公式可以表示為 力面積S成反比.即三角形的頂角F時(shí)，首先，同時(shí)這個(gè)力會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)效果，這就

6、是使刀刃的兩a）刀刃：刀刃的截面是三角形且刀尖非常的銳利， 很小，當(dāng)我們使用菜刀切削食物， 給刀刃施加作用力 用在食物上，對(duì)食物產(chǎn)生很大的壓強(qiáng)，從而把食物割開(kāi)； 個(gè)側(cè)面推壓食物，把物體切開(kāi)，應(yīng)用力的合成和分解的知識(shí)可知：如圖所示，垂直側(cè)面的兩個(gè)作用效果可以用fi禾和f2表示，為作用 力F的分力.若刀刃的截面是等腰2=三角形，根據(jù)力的平行四邊形定則可知，.V因此，0越小，刀刃越鋒利，受力面積越小，同時(shí)對(duì)刀刃的兩個(gè)側(cè)面對(duì)食物產(chǎn)生的較大，菜刀越容易2切削物體，我們磨刀的目的就是減小刀刃的頂角。但不足之處，刀刃越鋒利，刀刃的強(qiáng)度和剛性會(huì)相對(duì)減 弱.3 力矩的平衡原理(杠桿原理)當(dāng)菜刀切蔬菜時(shí)，刀的最前

7、緣作為支點(diǎn)當(dāng)力F作用在刀把上時(shí)如圖所示，此時(shí)的動(dòng)力臂為AC,同時(shí)，物體給刀阻力F', 阻力臂為AE可以明顯的看出, 易于切菜AC>AB,所以動(dòng)力臂大于阻力臂， 杠桿省力,例：屠夫經(jīng)常用來(lái)剁肉的肉斧的刀身是圓形的，家用的剁骨刀或切凍肉的刀前端上翹，如圖。為什么 做成這樣的形狀呢？如用刀面是矩形的刀剁骨頭，當(dāng)?shù)兜那岸私佑|骨頭時(shí)，手會(huì)感到刀把向下震，如圖1;當(dāng)?shù)兜暮蠖私佑|骨頭時(shí)，手會(huì)感到刀把向上震，如圖2;有那么一個(gè)位置，刀上的這一點(diǎn)剁到物體上時(shí)， 手感十分輕松.這 是因?yàn)槔@軸轉(zhuǎn)動(dòng)的任何物體都存在一個(gè)“打擊中心”，當(dāng)力的作用線通過(guò)“打擊中心”時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸所受的“打擊”作用力為零.F 合t

8、 = mv末圖5屠夫經(jīng)常用來(lái)剁肉的肉斧的刀身是圓形的，這是為了在剁肉骨頭時(shí)，不管 刀的哪一個(gè)部位與肉骨頭接觸，都能保證，肉骨頭對(duì)刀的作用力基本上通過(guò)以 刀柄為轉(zhuǎn)動(dòng)軸的“打擊中心” (0點(diǎn))，刀的轉(zhuǎn)動(dòng)作用較小，這樣就可以減小剁肉 時(shí)刀對(duì)手的作用.4 .動(dòng)量定理物體所受合力的沖量等于物體的動(dòng)量變化，這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)量定理，用公式表示為 一 mv初=mA v 或 F 合 t=p 末一 p 初= p從動(dòng)量定理中可以得出：(1) F合=也v/t,在質(zhì)量相同的條件下，速度變化越大且作用時(shí)間越短，產(chǎn)生的作用力越大。(2) F合=也v/t,在速度變化和作用時(shí)間相同的條件下，質(zhì)量越大，產(chǎn)生的作用力越大。例如圖4,

9、刀揮動(dòng)的越快，刀 獲得的速度越大，與食物接觸的速 度變化越大，作用時(shí)間越短，產(chǎn)生 的作用力就越大，越容易將食物切 開(kāi)。如圖5,刀揮動(dòng)的快慢相同， 質(zhì)量越大的產(chǎn)生的作用力越大。5 功的原理及功能原理功的公式： W=FS動(dòng)能定理：W= Ek例如：剁骨刀在使用過(guò)程中所體現(xiàn)的力學(xué)知識(shí) 將刀提起一定高度，需要對(duì)刀做功，刀越重，被舉得越高，刀獲得的重力勢(shì)能就越多，我們消耗的體 力和能量就越多，人就越容易疲勞為了能很快剁開(kāi)骨頭，我們并不是讓刀自由下落，在刀具下落的同時(shí)，給刀施加一個(gè)作用力，對(duì)刀做 功， 這樣當(dāng)?shù)杜c骨頭接觸時(shí)就能獲得很大的速度 根據(jù)功能關(guān)系， 我們對(duì)刀作功越多， 刀獲得動(dòng)能就越多， 刀口與骨頭

10、的作用時(shí)間越短，根據(jù)動(dòng)量定理可知，刀口與骨頭之間產(chǎn)生的作用力越大，效果就越明顯問(wèn)：是否刀且的使用，質(zhì)量越大的越好呢？為什么刀具形狀多種多樣呢？答：這些刀的 形狀、質(zhì)量 是由它們的用途決定的對(duì)于 肉刀 ，因?yàn)橐腥猓瑫r(shí)，還要剁肉骨頭，所 以需要質(zhì)量較大的刀，當(dāng)菜刀以一定的速度去切肉或剁肉骨頭時(shí)，質(zhì)量大的菜刀就會(huì)對(duì)食物產(chǎn)生較大的作 用力， 從而達(dá)到切削食物的目的 而對(duì)于 水果刀 ，切割的是水果， 相對(duì)較脆， 切削時(shí)不需要很大的作用力， 所以質(zhì)地較輕的水果刀慣性小、容易操作總之，通過(guò)以上的分析，讓我們清楚在刀具的使用過(guò)程中，恰當(dāng)?shù)倪x擇刀具，既省時(shí)、省力、又能保 護(hù)刀具不受損壞。如果用普通的菜刀剁骨

11、頭或用普通菜刀切冷凍肉，不但費(fèi)時(shí)，費(fèi)力，還會(huì)極易卷刀口或 造成其它不必要的傷害。若用剁骨刀切菜，更是事倍功半。下面有請(qǐng)高二七班的薛曉朦同學(xué)談?wù)勎覀冞@次研究性學(xué)習(xí)的體會(huì)。（白超平、張航、黃來(lái)君、薛曉朦上臺(tái)謝幕） 研究性學(xué)習(xí)心得體會(huì)：在開(kāi)放的情境中主動(dòng)探索，親身體驗(yàn)，在愉快的心情中自主學(xué)習(xí)，提高能力，我們?cè)谘芯啃詫W(xué)習(xí) 中不斷收獲，得到鍛煉，提升自我。這是我們對(duì)本次研究性學(xué)習(xí)的真實(shí)體會(huì)。通過(guò)本次研究性學(xué)習(xí)，我們 總結(jié)了以下幾條經(jīng)驗(yàn)。首先， 要明確目標(biāo)， 準(zhǔn)備充分。 明確知道自己想調(diào)查什么， 具體對(duì)象是誰(shuí)， 調(diào)查的目的和意義是什么， 采用的方式是什么， 只有做到這些， 才能在實(shí)際調(diào)查中有理有據(jù)， 臺(tái)魚(yú)得水， 取得好成績(jī)， 收到好的效果。其次，要有團(tuán)結(jié)精神，合作至上。研究性學(xué)習(xí)是一項(xiàng)龐大的工程，單傾憑一個(gè)人之力是無(wú)論如何也無(wú) 法完成的，這時(shí)候，我們需要的是合作，是整個(gè)團(tuán)隊(duì)，是大家共同努力，因此，團(tuán)結(jié)精神是取得這次研究 性學(xué)習(xí)的前提條件。第三， 理論與實(shí)踐相結(jié)合。 有了前面兩點(diǎn)的保證， 最重要的就是實(shí)踐。 實(shí)踐的過(guò)程是一個(gè)認(rèn)知的過(guò)程， 我們的研究性學(xué)習(xí)的題目是“菜刀上的力學(xué)知識(shí)” ，組長(zhǎng)將組員的任務(wù)分配下去，收集資料的方式有很多 種，可以上網(wǎng)查閱，翻閱書(shū)籍，由一們同學(xué)負(fù)責(zé)制作幻燈片。這次研究性學(xué)習(xí)使我們體會(huì)最深的，就是組