“菜刀上的力学知识”课题研究

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1、“菜刀上的力学知识”课题研究-------“菜刀上的力学知识”研究性学习汇报交流实录说明：2006年12月市教研室在我校开展了一次高中物理研究性学习的现场观摩课展示活动，这是当时我所任教的一个班级以“菜刀上的力学知识”为课题，汇报展示交流的实录。（主持人：A、B两学生）AB合：掌声浓浓，情感浓浓。A：首先，还是让我们以最最最热烈的掌声欢迎各位老师的到来。B：掌声中可以体会到我们班开展次研究性学习活动，同学们是多么地高兴，得到各位老师的关注而感到的荣幸与骄傲。A：我们所处的是一个幸福的时代，也是一个竞争激烈的时代。竞争是知识

2、的竞争，是人才的竞争，要获知识，探索研究必不可少。B：是的，其实在我们的日常生活中，只要你留心每一件事，都有它研究的一面。就比如我们今天要讲到的菜刀。A：对了，“菜刀上的力学知识”在这段研究学习当中，同学们划分成了六个组，每组的同学都忙得不亦乐乎，每个同学都为各组研究的课题贡献了自己的力量。B：那么，现在就让我们来听听这六组的研究报告。AB合：来，进入我们的第一个环节“能说会道”。B：下面就请上第一组同学C，他们组研究的课题是“刀的锋利程度”。有请同学C。同学C作报告（节选）：首先，我们来观察普通菜刀、水果刀、砍刀、裁纸刀

3、的外形特点和刀身的厚薄并测量。刀的种类菜刀水果刀砍刀裁纸刀外形近似矩形狭长矩形，刀刃似弧形梯形刀身厚薄一般较薄较厚很薄刀刃厚度0.036cm0.018cm0.050cm0.008cm观察表格可知刀刃由厚到薄依次是：砍刀、菜刀、水果刀、裁纸刀。我们有通过实验进行比较研究。实验一：使用各种刀具切土豆刀的种类菜刀水果刀砍刀裁纸刀省力情况省力较费力费力省力省时情况省时较费时较费时较省时切割难易容易一般较难较难切片情况较平整，切片均匀较平整，切片均匀不平整，切片不均匀较平整，切片均匀实验二：用同样大小的力去划同一本废书刀的种类菜刀水

4、果刀砍刀裁纸刀划痕情况划破口光滑少皱有皱划破口光滑有皱无皱划破张数6318综合上述三表，刀越锋利，划切物体越容易，即刀口越薄，越容易切物体。为什么呢？我们想到力在面积上的反映------压强。由P=F/S，F一定，S越小，P越大；S一定，F越大，P越大。因此，刀的锋利程度与刀刃厚薄有关。A：听完这位同学的报告，同学们是不是觉得一件平常的小东西还有这么多丰富的内容，然而，这只不过是刀的某一方面，下面就让我们来继续听一听关于刀的锲形程度与扁平程度的报告，有请第二组的同学D。同学D做报告（节选）：刀口的锲形程度和刀身的扁平程度直

5、接影响着人们对刀的使用。为此，我组对剁骨刀、裁纸刀、普通菜刀、水果刀、电工刀进行了研究，并做了几项实验：首先，用游标卡尺测量出一些长度，计算取得一些直观的数据，从而了解刀口的锲形程度。项目种类劈长1（mm）劈背d（mm）sinθ=d/2ldlθ图1θ角度数剁骨刀5.282.680.253814°42′裁纸刀1.380.400.14508°20′普通刀5.101.540.15108°41′水果刀3.301.060.16069°14′电工刀1.441.180.410024°12′按刀口锲形程度的大小将五种刀具锲形由大到小的次序

6、排列：电工刀、剁骨刀、水果刀、普通菜刀、裁纸刀。接着，我们用卫生纸将各种刀具擦干，再做一个实验：用五种刀分别裁纸、切馒头、切土豆、并用五块卫生纸分别擦五种刀口，观察其湿度，并观察所切物品的损耗，体会受力的大小，并完成了下面的表格。项目种类裁纸切馒头切土豆备注纸的整齐程度用力大小碎末多少用力大小切面平整程度水汁多少水汁的多少是根据卫生纸的湿度来判断的电工刀不整齐用力较大较多很费力不平整很多剁骨刀极不整齐用力很大很多较费力极不平整较多水果刀较整齐用力适中较少较省力较平整较少普通菜刀较整齐较省力很少很省力平整少裁纸刀很整齐很省力

7、很少很省力很平整很少将五种刀具按由费力到省力的总趋势排列：电工刀、剁骨刀、水果刀、普通菜刀、裁纸刀。做了几项实验，首先值得提出的问题是：为什么锲形程度的大小会影响用力大小呢？我们首先对刀口进行受力分析：（如图2）我们知道，T1、T2是使被切物品裂开的两个力，也是力F（即人对刀施加的外力）的两个相等的分力。T2T1Fθ图2由几何数学分析知：T1=T2=随着θ角的增长（即刀口的锲形程度越大）。T1和T2减小，用这种刀口就越难切物体。经我这么一分析，大家一定会明白了，但另一个问题随之产生了——人们往往为什么要用剁骨刀来砍排骨，而

8、不用普通菜刀呢？我们来做一个实验，分别用普通菜刀和剁骨刀来砍排骨，观察排骨的切口深度及刀口是否卷起。现象出现了。剁骨刀砍的两块骨头深度大，用普通菜刀砍的那根骨头的切口的深度小，还有一个重要发现——普通菜刀刀口有点儿卷。产生这种现象的原因是什么呢？再一次观察两种刀具，普通菜刀刀身要比剁骨刀的刀身扁而且平，