菜刀上的物理知识.doc

菜刀上的物理知识姓名：苏捷研究时间：2011.7.20班级：1010指导老师：盛智铭组长：苏捷小组成员：高妤 苏捷摘要：引入大家熟悉的菜刀，对不同类型的刀进行对比实验和查阅，找出菜刀上的物理知识，分析其中的奥秘。关键词：锋利、对比、压强、刀把长短、控制变量、作用效果、质量、高度、力、杠杆。如今，菜刀已经走进了千家万户。所以，我想你们对它都应该不陌生吧！我们在日常生活中的一日三餐，茶余饭后的水果削皮等，都有用到刀，以致于我们离不开它，那么，你知道菜刀上哪些物理知识呢？一会儿，让我慢慢告诉你吧！刀是无人不知，无人不晓的，那么，我们是否可以通过研究性课题报告来将其中的秘密一一揭晓呢？把这些问题都解决了，是不是它有利于我们以后对刀的更加使用，答案是会，。而今天，我就要用问卷调查和实验的方法告诉你想要的答案。实验一：刀的锋利程度与什么有关？步骤1，观察并类比普通菜刀，水果刀以及砍刀的外形特点。步骤2，测量刀身厚薄。步骤3，对比，并记录相关数据步骤4，得出结论，解决问题。接下来，就是我的统计结果了。普通菜刀在外形方面，近似矩形，刀刃厚度约为0.018cm，水果刀则很狭长，刀刃厚度约为0.050 cm，砍刀的外形则为矩形，刀刃有点类似弧形，其刀刃厚度为0.036 cm（1）。那么以省力和省时情况上分析，我们则可以通过平时的生活习惯得出普通菜刀是省力省时的，水果刀则较费力，较费时而砍刀则费力又费时。在难易程度和切片的情况上看，我们也可以通过亲手实验切东西，比如说切土豆吧，进行观察便可得出，普通菜刀很容易，切片既平整又均匀，水果刀则有点困难，切片情况跟普通菜刀又有些雷同，而砍刀则很难切，切出来的土豆既不平整，又不均匀。结论，从上面的分析和比较中，我们能很容易看出，刀越锋利，划切物体越容易，也即刀刃越薄，越容易切物体，由此，我们也可以从力学方面找到一些相关知识，如压强，由P=F/S（2）得力F一定时，受力面积S越小，压强P越大，因此，刀的锋利程度与刀刃厚薄程度有关。完成这个实验后，你可能就会发现你在那不同的刀的时候，手握刀把的地方也不同，切时用力大小也不同，那这是为什么呢？接着，让我慢慢讲给你听吧！实验二：刀把的长短与作用效果的关系。步骤1，用载纸刀和普通菜刀的对比，测出其刀把的长度。步骤2，用挖帛变量（3）的思想，来测量出支点到刀划部分的距离，也即阻力臂L1，以及支点到手的力方向上的垂直距离，也即动力臂L2，同时，感觉自己受力的大小。步骤3，统计测量结果，并分析总结。在做这个实验之前，我们首先要明确一点怎样准确的测量刀把到支点的距离？刀把并不一定是指手握的那个部分，而是：在刀面上以人手来维持刀旋转的一个点，也即支，它与动力点之间的一部分才是把，所以刀把可以与刀身同长，也可以与手握的那部分等长，等等。接下来，我们就可以做实验3，我们分别以裁纸刀和菜刀做了相同的实验并进行研究。首先，先控制刀裁的纸张的张数相同，进而来挖制阻力相同，接着，用刀来剪裁，并测量其阻力臂L1和动力臂L2的长度（cm），普通菜刀的L111.6 cm，L26.3 cm裁纸刀的L16，L240 cm相对之下，普通菜刀用力较大，裁纸刀用力较小。总结：刀划的部位位离支点的距离通过上述分析不难看出，距离越大（即L1L2）人感觉到很吃力，裁开纸的张数也很少，说明阻力动力，刀与纸的接触部位与支点的距离越小时，裁开纸的张数就越多。另一方面，也可根据F1L1=F2L2（4）得出它们之间的关系。如果你仔细观察的话，你就会发现，生活中，我们不可避免的去进行选择性的使用各种各样的刀，而不同的刀，质量不同，切食物的难易程度就不同。比如，砍刀的质量较大，水果刀质量较小菜刀则处于两者中间，那么，不同质量的刀，其作用效果又分有什么不同呢？于是，便对60人做了调查，调查结果如下：其中18人（30）认为刀的质量与所切物体有关。9人（15）认为刀的质量越大，惯性就越大，切的物体就会更容易。12人（20）认为刀的质量小，使用时会很轻巧、灵活。21人（35）认为刀的质量适中时，手感会好此（9）。那么，你会同意哪个观点呢？我们做个实验分析一下。实验三：刀的质量怎样才最好？怎样选择？步骤1，找不同类的刀，测量其质量和切入深度，进行对比。步骤2，统计数据，找到在物理学中的依据，分析并总结。水果刀的质量，锋利程度，切入食物的深度分别为：32.8g，最锋利，0.46mm菜刀的分别为450 g锋利，28.6mm，砍刀是750 g，较钝，32.90mm（6）根据上列数据，你就会发现，质量越小的刀，越锋利，切入深度越浅，但日这又为什么呢？这日否又映证了上述调查中那15人的思想即：质量大，惯性大，切时更容易。现在，我将从运动学（7）和能量守恒（8）方面帮你分析一下。当刀自由下落时，a=g，V瞬2gh，得出，当被抬升高度h就越高时，V瞬就会越大，切入的就越深，就越容易，当然，我们不会让刀做自由落体运动，因为这样也不安全，这时，我们可以给刀一个力，让它获得比g更大的加速度。那么在能量守恒方面，你可以这样想，刀在下落的过程中是重力势能转化为了动能，那影响重力势能只有刀得质量和刀被抬升的高度，所以刀越重，被举ide越高，刀获得的重力势能就越大，但是如果举的太高，便会消耗我们太多的体力，很容易疲劳，所以，我们便可以缘刚才所说的一样给刀一个力，让它获得较大的速度，根据动能关系便知，我们对刀做功越多刀越得的动能就越大，刀口与滑口作用时间就越短，其作用效果也会越明显。所以，质量越大，作用到食物上的力就越大，从而能达到削食物的目的。当然刀有不同，水果刀脆，质地轻，惯性小，不需要很大的力，菜刀或破骨头的刀则硬惯性大，需要很大的力，因此，在现实生活中，我们可以根据i实际的需要来选择刀得类型。刀上面的这些物理知识，你还发现了什么？俗话说的好，细节决定成败。所以，今后的生活和学习中，我们要学会发现这些，用科学的知识来武装自己进而来造福人民，