菜刀上的物理知识

研究性学习菜刀中的力学知识力学是物理学中的一个重要分支，研究物体在力的作用下的运动和静止状态。

作为生活中常见的日用品之一，菜刀可以成为力学知识的一个实例。

在本文中，我们将探讨菜刀中的力学知识，包括菜刀的结构、重心、测量以及运动原理等。

首先，菜刀的结构可以帮助我们理解力学中的一些基本概念。

菜刀通常由刀柄和刀身组成。

刀柄为刀的握持部分，刀身为刀的切割部分。

在力学中，刀柄可以视为一个杠杆，刀身则是杠杆的负载。

杠杆是力学中重要的研究对象之一，它在物体的运动和平衡中发挥着重要作用。

其次，菜刀的重心是力学中的一个重要概念。

重心是指物体所受重力的合力作用线通过的点。

对于菜刀来说，重心通常位于刀身和刀柄的连接处附近。

重心的位置会直接影响菜刀的平衡性。

当刀身和刀柄的重心对称时，菜刀处于平衡状态；而当重心偏离刀身一侧时，菜刀就会倾斜或倒下。

因此，在使用菜刀时，我们需要掌握保持菜刀平衡的技巧，以确保刀身在切割过程中的稳定性。

菜刀的测量是力学中的一个重要实践，可以帮助我们理解测量原理和技术。

在制造菜刀时，我们需要测量刀柄和刀身的长度、宽度以及厚度等参数。

这些测量参数可以帮助我们了解刀的结构和性能，并在生产过程中进行质量控制。

此外，在使用菜刀时，测量菜刀与切割物的角度和距离也是重要的技术要求。

准确的测量可以提高切割的效率和安全性。

菜刀的运动原理涉及到动力学和运动学的知识。

动力学研究物体运动的原因和规律，而运动学研究物体运动的方式和轨迹。

在使用菜刀切割食材时，我们可以观察到切割过程中刀身的快速运动。

这涉及到动力学中的力和加速度的作用。

此外，通过观察刀身在空气中的运动轨迹，我们可以应用运动学的知识来研究刀的速度和加速度等参数。

总结起来，菜刀中的力学知识涉及到杠杆原理、重心测量、运动学和动力学等方面。

通过深入理解菜刀的结构、重心、测量和运动原理，我们可以更好地利用菜刀进行切割操作，提高切割的效率和安全性。

此外，掌握菜刀中的力学知识，对于进一步了解和应用力学原理也具有重要的意义。

“菜刀上的力学知识”课题研究岔口中学王瑞珍：6092005一、问题的提出现行物理教学过多地注重传授知识，忽视了过程与方法以及情感、态度、价值观的培养，使学生会做不懂，对物理知识只有表象化的认识。

针对这种现状，我进行了深入地思考，并进行了教学尝试，把生活事例和物理结合，让学生进行小课题研究，收到了很好的效果。

一天下午，班长买了三个西瓜，用西瓜刀给同学们切西瓜，切完一个后，他问大家：西瓜刀和菜刀有什么区别？有的同学说，西瓜刀比菜刀窄：还有的同学说，西瓜刀更锋利。

班长举起西瓜刀说：西瓜刀是楔形的，而菜刀是长方形的。

同学们兴致被调动起来了。

菜刀是学生生活中常见的工具，其中涉及很多物理知识，所以，我决定在学完力学知识后让学生搞一次“菜刀上的力学知识”课题研究。

二、课题研究过程1、活动的开展第一阶段：准备和指导我介绍了本次课题研究的意义，（菜刀是我们日常使用的简单工具，其中涉及很多力学知识。

）并布置了课题——“菜刀上的力学知识”，同时展示了四把常用的菜刀——普通菜刀、西瓜刀、剁肉刀、锯齿刀，让同学们讨论从哪些方面去研究。

讨论后我明确了本次课题研究的任务，一是认真观察各种菜刀的外形，发现其形状、结构上的特点，从静力学的角度去研究；二是结合菜刀的功能和用途，对菜刀使用过程中的情况进行分析，从动力学的角度去研究。

为了有效开展活动，我结合学生各方面的能力，以八名同学为一组，设立了六个“课题小组”，并通过自我推荐结合选举的方式确定了六个组长。

接着提出了本次活动的注意事项：在研究过程中一定注意安全，使用菜刀进行实验探究时必须有老师或家长陪同。

然后每个小组的成员坐在一起商议制定研究计划。

之后，各小组选派代表宣读自己的研究计划。

修改后写出一份详细的研究计划。

容包括小组负责人、小组成员、研究地点、材料、信息的来源、研究容、研究方法等。

并及时通知家长。

第二阶段：设计方案，开展研究我让学生在课外收集各种菜刀。

面对形态各异的菜刀，同学们认真观察，潜心思考，热烈讨论。

浅谈菜刀上的力学原理我比较喜欢做饭，所以对菜刀比较熟悉，但以前不明白其工作时的力学原理，通过身边的力学这门课程的启发我就想是不是通过自己的搜索与学习来弄清楚它的力学原理。

选择了“刀”这个生活中常见的工具为研究对象，是希望将平时生活中的常见现象用物理学原理来解释，激发我们的对身边小事的兴趣，培养我们自主学习独立思考的习惯，训练我们参与实践，学以致用的能力。

一，如何使用菜刀才能更省力呢？1，从使用者的角度来讲：（1）菜刀的加速度越大，越容易切物体。

根据公式：F=ma。

因为菜刀的质量一定，所以加速度越大，则产生的力就越大，那么就越容易切开物体。

（2）菜刀与被切物体的接触点离刀把儿越近，则切物体就越省力，根据杠杆原理：刀切物体所用的力x力臂= 使用者用的力x力臂。

所以菜刀与物体接触电离刀把儿越近越省力。

2，从刀本身来讲。

（1）到面越光滑越容易切开物体，因为刀面光滑了，那么，刀与被切物体间的摩擦系数就减小了，由公式：摩擦力f=摩擦系数x正压力N所以，相应的摩擦力f也就减小了，以至于切物体时就更省力。

（2）刀刃的面积越小切物体就越省力。

原理是能否切开物体与菜刀对物体的压强有关，而由公式P= F/ S，当作用在菜刀上的力一定时，面积S越小，那么产生的压强越大，从而也就容易切开物体，这也就是人们经常磨刀的目的。

（3）当刀刃的两交角越小时就越容易切开物体。

原理：两刀交角越小，那么两刀对两侧被切物的作用力与竖直方向的夹角越小，那么它在竖直方向上产生的分力就越大，这就相当于增大了力对物体的作用力，以至于很容易切开物体。

二，不同用途的刀具有不同力学优点刀把有长与短，刀身有宽与窄，刀刃有锐与钝，还有带锯齿形的刀，在日常生活中它们都有其各自的用途。

如：在切蔬菜时应选择短把刀，而且还要稍重一些，这样切起来就更省力了。

因为把短的刀，动力臂大于阻力臂再加上刀重切东西时，刀本身的重力就对物体形成了一定压力，再加上人切物体时用的力压力就越来越大，压强就越大。

菜刀里的力学
菜刀在物理力学中可以被视为一个简单的杠杆系统。

杠杆原理是指在杠杆上的两个力，一个是作用力（也称为输入力或施力点力），另一个是负载力（也称为输出力或负载点力），它们的乘积等于杠杆的长度与作用力与支点之间的距离的乘积。

在菜刀上，手握刀柄的手是施力点，而刀片与食材之间的接触点则是负载点。

当手施加力量在刀柄上时，这个力量会传递到刀片上，然后刀片通过施力点与食材产生接触，进而施加力量在食材上，从而切割食材。

握刀柄的位置决定了杠杆的长度，而刀片与支点之间的距离则决定了杠杆的比例。

如果刀片与支点之间的距离较长，那么施加在刀柄上的力将会放大，切割食材的效果更好。

相反，如果刀片与支点之间的距离较短，那么施加在刀柄上的力将会减小，切割食材的效果可能较差。

此外，杠杆原理还涉及到力的平衡和转移。

通过调整手的位置和施加的力量，可以使刀片更容易地穿透食材，实现更有效的切割。

这种切割力量的调整和施加，涉及到力的大小和方向的平衡。

因此，菜刀的力学原理包括杠杆原理、力的平衡和转移等，这些原理可以帮助我们更好地理解和使用菜刀进行切割操作。

“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、裁纸刀的外形特点和刀身的厚薄并测量。

行比较研究。

实验二：用同样大小的力去划同一本废书综合上述三表，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按刀口锲形程度的大小将五种刀具锲形由大到小的次序排列：电工刀、剁骨刀、水果刀、普通菜刀、裁纸刀。

菜刀上的物理知识
1507 连卓奕 2017.1
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。

引用内容：力，受力面积，压强。

菜刀，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！
实验：刀的锋利程度与什么有关？
观察比较普通菜刀，水果刀以及砍刀的外形特点。

测量刀身厚薄。

对比，并记录相关数据。

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。

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。

菜刀上的力学知识1 〖前言〗物理是在生活中不可缺少的一门学科，无论什么地方都有物理知识的运用，就连厨房中的菜刀也不例外。

A.菜刀是如何组成的？B菜刀的设计原理是什么？C如何方便快捷的使用菜刀？带着这几个疑问，我进入到对菜刀的研究学习中，希望从菜刀这个生活中的平常事物中挖掘到物理不平常的一面。

2 〖关键词〗菜刀，力学，省力3 〖分析〗A菜刀的结构通过对下图的观察我们可以发现菜刀由刀柄、刀背、刀膛、刀刃、尖劈角五部分构成。

而刀背、刀膛、尖劈角因功能不大可视为刀身这一整体。

1）刀刃菜刀的刀刃是用来切削食物的，刀刃的截面是一个三角形，且刀尖非常锐利，即三角形顶角θ很小。

当我们使用菜刀切削食物，给刀刃施加力F时，首先，这个力作用在食物上，对食物产生很大的压强，从而把食物切开，同时，这个力会产生两个效果，这就使刀刃的两侧面的推压作用力F1、F2 为F的两个分力，刀刃的截面可视为等腰三角形，根据力的平行四边形定则可知F1=F2=F/2cosθ。

因此，θ角越小，刀刃越锋利，菜刀越容易切削食物，但刀刃的强度和钢度要相对减弱，故菜刀使用一定时间后刀刃易弯折，此时θ角增大，所以我们磨刀的目的就是减小刀刃的顶角。

2）刀身不同的菜刀，刀身的形状有很大的不同，常用的菜刀，刀身呈长方形，厚度一般为1mm左右，剁肉用的肉刀，刀身呈圆弧形，且非常厚实，水果刀，整体较小，刀身长而窄，质地较轻。

这些刀的形状是由他们的用途决定的，对于肉刀，因为要切肉，所以需要质量较大的刀，当菜刀以一定速度去切肉时，质量大的菜刀就会对食物产生较大的作用力，从而达到切削食物的目的，而对于水果刀，切割的是水果，相对较脆，所以切削时，不需要很大的作用力，所以质地较轻的水果刀，惯性小，容易操作。

3）刀柄刀柄连接手与刀身，是力的作用点。

根据杠杆原理Fl·L1=F2·L2。

即：动力×动力臂=阻力×阻力臂，省力就要费距离，费距离就可以省力。

目的：研究生活中的物理知识，从生活中发现物理，从生活中学习物理，让生活更加精彩，让物理伴随着我的生活中，更好的利用物理解决生活上的问题。

菜刀上的物理知识菜刀的组成：菜刀主要由刀刃、刀身和刀把网上资料⏹菜刀上的力学知识⏹一提起"刀"这个字，真是无人不知，无人不晓。

"刀"，家家户户都有，而且是必不可少的，几乎每天都用它来切、割、砍、削食物，而我们现在所要研究的就是"刀"与物理学中的力学之间的关系。

⏹菜刀的结构：菜刀主要由刀刃（1）、刀身（2）和刀把（3）三部分组成。

一、刀刃⏹菜刀的刀刃是用来切削食物的，刀刃的截面是一个三角形，且刀尖非常锐利，即三角形顶角θ很小，当我们使用菜刀切削食物，给刀刃施加力F时，首先，这个力作用在食物上，对食物产生很大的压强，从而把食物切开，同时，这个力会产生两个效果，这就使刀刃的两侧面的推压作用力F1、F2为F的两个分力，若刀刃的截面是等腰三角形，根据力的平行四边形定则可知F1=F2=F/2Cos 。

因此，θ越小，刀刃越锋利，菜刀越容易切削食物，但刀刃的强度和钢度要相对减弱，我们磨刀的目的就是减小刀刃的顶角。

二、刀身⏹不同的菜刀，刀身的形状有很大的不同，常用的菜刀，刀身呈长方形，厚度一般为1mm 左右，剁肉用的肉刀（肉斧），刀身呈圆弧形，且非常厚实，水果刀，整体较小，刀身长而窄，质地较轻。

这些刀的形状是由他们的用途决定的，对于肉刀，因为要切肉，同时，还要跺肉骨头，所以需要质量较大的刀，当菜刀以一定速度去切肉或"跺"肉骨头时，质量大的菜刀就会对食物产生较大的作用力，从而达到切削食物的目的，而对于水果刀，切割的是水果，相对较脆，所以切削时，不需要很大的作用力，所以质地较轻的水果刀，惯性小，容易操作。

三、刀把⏹如果用刀"跺"骨头时，当刀的前端接触骨头时，手会感到刀把向下震，反之则向上震，有那么一个位置，刀上的这一点跺到物体上时，手感十分轻松，这是因为绕轴转动的任何物体都有一个"打击中心"，当力的作用线通过"打击中心"时，转动轴所受的"打击"作用力为零，屠夫经常用来跺肉的肉斧的刀身是圆形的，这是为了在"跺"肉骨头，不管力的哪一个部位与肉骨头接触，都能保证肉骨头对刀的作用力基本上通过以刀柄为转动轴? 打击中心"，这样就可以减小跺肉时刀对手的作用。

菜刀是人们日常生活中不可缺少的一种工具，其用途相当广泛。

人们在设计、使用和维修等方面都涉及力学知识。

一、菜刀在设计上的力学原理。

1、设计时要考虑压强问题。

任何物体能够承受的压强都有一个限度，超过这个限度物体就会被压坏或陷入其中。

因此要使菜刀切入物体就必须使菜刀对物体的压强大于物体表面所能承受的最大压强。

由公式P=F/S得：在用力较小的情况下，可以通过减小刀口与物体的接触面积来增大菜刀对物体的压强。

从而在设计时要求刀口薄、刀刃锋利。

2、设计时要考虑力的分解原理。

如图、设刀背宽为d、侧面长为L、刀口两侧面之间的夹角为α、当用力向下压菜刀时，菜刀给菜两边的侧压力为FN、根据力的分解法则和相似性（力三角形和几何三角形）原理有：得：，由于.因此，即两刀口之间的夹角越小，刀身越窄（即刀越簿），用较小的力就可以产生较大的侧压力，将植物的纤维压断，因而菜刀的刀刃越薄越好。

3、设计时要考虑摩擦问题。

切菜时，当菜被向两侧挤压时，刀的侧面和菜的断面发生相对滑动，于是菜刀受到斜向上的滑动摩擦力，这两侧的滑动摩擦力将阻碍着刀的向下运动，因此，菜刀的侧面越光滑，动摩擦因素越小，菜刀受到斜向上的滑动摩擦力越小（阻力），切菜越容易。

4、设计时要考虑菜刀的质量和材料。

使用菜刀时，为了省力。

因而要求菜刀的质量小、重量轻。

结合菜刀的经济价值、机械性能(为便于打造和维护，要求制成菜刀的材料具有良好的延展性和坚韧性)以及密度和硬度等要求，通常选用金属材料铁(钢)。

二、菜刀在使用上的力学原理。

根据菜的种类和性质，菜刀有不同的用法。

归纳起来不外乎有四种用法：压入式、冲击式、拉动式和转动式。

从而涉及的力学知识就有所不同。

1.压入式使用方式。

如切萝卜片和打豆腐块等，使用时只需用不大的力直接将菜刀压入即可。

这是由于这一类物体表面所能承受的最大压强较小的缘故。

2.冲击式使用方式。

如肉类有较好的弹性和韧性，排骨坚硬，这类物体表面所能承受的最大压强较大且不怕压坏，因而斩肉末时举刀略高，砍排骨时举刀较高，目的是让刀在接触物体时具有较大的初速度，从而使菜刀具有了较大的初动量，斩或砍后菜刀的末动量为零，因而动量的变化量较大，由于斩或砍时作用时间较短，由动量定理可知：物体对菜刀的平均作用力较大，根据牛顿第三定律得：菜刀对物体的平均作用力也较大，从而使菜刀对物体的压强大于物体表面所能承受的最大压强，因此能斩烂或砍断。

菜刀的力学知识实验报告实验一证明：刀刃的截面是三角形且刀尖非常的锐利，即三角形的顶角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，对食物产生很大的压强，从而把食物割开；同时这个力会产生两个效果，这就是使刀刃的两个侧面推压食物，把物体切开。

由此可知，根据物理必修二所学力学知识，在应用生活实践中应遵循以下刀具力学使用知识。

如：剁骨刀在使用过程中所体现的力学知识．将刀提起一定高度，需要对刀做功，刀越重，被举得越高，刀获得的重力势能就越多，我们消耗的体力和能量就越多，人就越容易疲劳．为了能很快剁开骨头，我们并不是让刀自由下落，在刀具下落的同时，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的速度．根据功能关系，我们对刀作功越多，刀获得动能就越多，刀口与骨头的作用时间越短，根据动量定理可知，刀口与骨头之间产生的作用力越大，效果就越明显．实验二证明：不同的菜刀，有不同的刀身，从而产生不同的作用效果。

刀身的形状有很大的不同，常用的菜刀，刀身呈长方形，厚度一般为1mm左右．剁肉用的肉刀（肉斧），刀身呈圆弧形，且非常厚实；水果刀，整体较小，刀身长而窄，质地较轻。

这些刀的形状是由它们的用途决定的．对于肉刀，因为要切肉，同时，还要剁肉骨头，所以需要质量较大的刀，当菜刀以一定的速度去切肉或剁肉骨头时，质量大的菜刀就会对食物产生较大的作用力，从而达到切削食物的目的．而对于水果刀，切割的是水果，相对较脆，切削时不需要很大的作用力，所以质地较轻的水果刀惯性小、容易操作．菜刀由刀把和刀身组成，刀身的质量越大，刀的惯性越大．刀的质量主要取决于刀刃的质量，刀刃一般用弹簧钢制成，涉及力学中的密度、硬度等物理知识；刀把的长短涉及力学中的力矩知识．由此可知，在生活运用过程中，人们可根据实际需要，选择不同刀身长度的菜刀。

实验三证明：刀的质量大小对刀具的使用有很大的影响，当菜刀在接触物体后速度的改变率一样的情况下，质量大的刀所受切割物体的作用力一定大，因此刀对切割物体的作用力也越大．由此，我们在使用不同的质量刀时应该有意识的注意其用法的不同。

研究性活动：菜刀上的力学知识课题研究的意义：从课题中发现问题，进行改正。

课题的研究原因：一提起"刀"这个字，真是无人不知，无人不晓。

"刀"，家家户户都有，而且是必不可少的，几乎每天都用它来切、割、砍、削食物。

所以想通过研究发现其中的问题，解决以后更好的使用。

课题理论依据：根据目前学的力的受力分析和牛顿的三大力学定律。

《高中物理必修一》课题研究目标：目前家庭里经常用的各种刀具：菜刀、水果刀、砍刀、裁纸刀课题研究内容：实验一：“刀刃的锋利程度”实验二：“刀把的长短”实验三：“刀的质量”课题研究方法：问卷调查，实验探究课题研究步骤：实验一：“刀刃的锋利程度”实验二：“刀把的长短”实验三：“刀的质量”课题可行性分析：实验用到的刀具平常人家里都有，课题所用的受力分析也比较简单。

课题研究实施计划1、菜刀的结构及几种常用菜刀。

菜刀主要有刀身、刀刃和刀把三部分组成。

2、菜刀的种类、特点以及不同用途市场上提供的菜刀的种类繁多，通过走访刀具市场、铁匠店等处，初步了解到与我们生活密切联系且使用频率较高的菜刀主要有以下几种：普通菜刀、水果刀、带锯条的锯齿刀、剁骨刀等．这些刀具的外观、材料、用途、重量、长短都各不相同。

列表统计如下表：刀的种类菜刀水果刀砍刀外形近似矩形狭长矩形，刀刃似弧形刀身厚薄一般较薄较厚刀刃厚度0.036cm 0.018cm 0.050cm不同种类的刀有其不同的使用范围及用法，下面我们以不同的实验来探究刀的不同性能。

实验一：“刀的锋利程度”首先，我们来观察普通菜刀、水果刀、砍刀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外形近似矩形狭长矩形，刀刃似弧形刀身厚薄一般较薄较厚刀刃厚度0.036cm 0.018cm 0.050cm观察表格可知刀刃由厚到薄依次是：砍刀、菜刀、水果刀。

我们有通过实验进行比较研究。

对比实验一：使用各种刀具切土豆刀的种类菜刀水果刀砍刀省力情况省力较费力费力省时情况省时较费时较费时切割难易容易一般较难切片情况较平整，切片均匀较平整，切片均匀不平整，切片不均匀对比实验二：用同样大小的力去划同一本废书。

力学原理的应用——菜刀作者：王纪刚来源：《物理教学探讨》2008年第06期菜刀是人们日常生活中不可缺少的一种工具，其用途相当广泛。

人们在设计、使用和维修等方面都涉及力学知道。

1 菜刀在设计上的力学原理。

1.1 设计时要考虑压强问题。

任何物体能够承受的压强都有一个限度，超过这个限度物体就会被压坏或陷入其中。

因此要使菜刀切入物体就必须使菜刀对物体的压强大于物体表面所能承受的最大压强。

由公式P=F/S得：在用力较小的情况下，可以通过减小刀口与物体的接触面积来增大菜刀对物体的压强。

从而在设计时要求刀口薄、刀刃锋利。

1.2 设计时要考虑力的分解原理。

如右图所示，设刀背宽为d、侧面AO或BO长为L、刀口两侧面之间的夹角为α、当用力向下压菜刀时，菜刀给菜两边的侧压力为FN、其中F为两个侧压力的合力，根据力的三角形ABO与几何三角形OFFN相似原理有：FFN=dL①又因为sina2=d2L②由①、②两式得FN=F即两刀口之间的夹角越小，刀身越窄（即刀越溥），用较小的力就可以产生较大的侧压力，将植物的纤维压断，因而菜刀的刀刃越薄越好。

1.3 设计时要考虑摩擦问题。

切菜时，当刀被菜的两侧挤压时，刀的侧面和菜的断面发生相对滑动，于是菜刀受到斜向上摩擦力，这两侧的滑动摩擦力将阻碍着刀的向下运动，因此，菜刀的侧面越光滑，动摩擦因素越小，采刀受到斜向上的滑动摩擦力（阻力）越小，切菜越容易。

1.4 设计时要考虑菜刀的质量和材料。

使用菜刀时，为了省力。

因而要求菜刀的质量小、重量轻。

结合菜刀的经济价值、机械性能（为便于打造和维护，要求制成菜刀的材料具有良好的延展性和坚韧性）以及密度和硬度等要求，通常选用金属材料铁（钢）。

2 菜刀在使用上的力学原理。

根据菜的种类和性质，菜刀有不同的用法。

归纳起来不外乎有四种用法：压入式、冲击式、拉动式和转动式。

从而涉及的力学知识就有所不同。

2.1 压入式使用方式如切萝卜片和打豆腐块等，使用时只要用不大的力直接将菜刀压入即可。

浅谈菜刀上的力学原理我比较喜欢做饭，所以对菜刀比较熟悉，但以前不明白其工作时的力学原理，通过身边的力学这门课程的启发我就想是不是通过自己的搜索与学习来弄清楚它的力学原理。

选择了“刀”这个生活中常见的工具为研究对象，是希望将平时生活中的常见现象用物理学原理来解释，激发我们的对身边小事的兴趣，培养我们自主学习独立思考的习惯，训练我们参与实践，学以致用的能力。

一，如何使用菜刀才能更省力呢？1，从使用者的角度来讲：（1）菜刀的加速度越大，越容易切物体。

根据公式：F=ma。

因为菜刀的质量一定，所以加速度越大，则产生的力就越大，那么就越容易切开物体。

（2）菜刀与被切物体的接触点离刀把儿越近，则切物体就越省力，根据杠杆原理：刀切物体所用的力x力臂= 使用者用的力x力臂。

所以菜刀与物体接触电离刀把儿越近越省力。

2，从刀本身来讲。

（1）到面越光滑越容易切开物体，因为刀面光滑了，那么，刀与被切物体间的摩擦系数就减小了，由公式：摩擦力f=摩擦系数x正压力N所以，相应的摩擦力f也就减小了，以至于切物体时就更省力。

（2）刀刃的面积越小切物体就越省力。

原理是能否切开物体与菜刀对物体的压强有关，而由公式P= F/ S，当作用在菜刀上的力一定时，面积S越小，那么产生的压强越大，从而也就容易切开物体，这也就是人们经常磨刀的目的。

（3）当刀刃的两交角越小时就越容易切开物体。

原理：两刀交角越小，那么两刀对两侧被切物的作用力与竖直方向的夹角越小，那么它在竖直方向上产生的分力就越大，这就相当于增大了力对物体的作用力，以至于很容易切开物体。

二，不同用途的刀具有不同力学优点刀把有长与短，刀身有宽与窄，刀刃有锐与钝，还有带锯齿形的刀，在日常生活中它们都有其各自的用途。

如：在切蔬菜时应选择短把刀，而且还要稍重一些，这样切起来就更省力了。

因为把短的刀，动力臂大于阻力臂再加上刀重切东西时，刀本身的重力就对物体形成了一定压力，再加上人切物体时用的力压力就越来越大，压强就越大。

菜刀上的力学知识“菜刀上的力学知识”研究性学习报告张世涛设计实验伍庆鸿画图分析胡文涛整理所的结论、撰写论文蔡玮对实验数据进行分析王璇提供实验器材罗婷婷测量相关数据陈蒸子记录数据陈洁使用刀具进行试验二、实验部分1、具体实验及步骤（1）、实验一：使用各种刀具切土豆实验器材：菜刀、水果刀、砍刀、裁纸刀刀的菜刀水果刀砍刀裁纸刀种类外形矩形狭长刀刃似弧形梯形一般较薄较厚很薄刀身厚薄刀刃0.036cm0.018cm0.050cm0.008cm厚度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。

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省时较省时切割难易容易一般较难较难切片平整情况较平整较平整不平整较平整切片均匀情况均匀均匀不均匀均匀综合上述三表，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。

（2）、实验二实验器材：剁骨刀、裁纸刀、普通菜刀、水果刀、电工刀种类劈长1（mm）劈背d（mm）sinθ=d/2lθ角度数剁骨刀 2.28 2.68 0.2538 14°42′裁纸刀 1.38 0.40 0.1450 8°20′普通刀 5.10 1.54 0.1510 8°41 水果刀 3.30 1.06 0.1606 9°14′电工刀 1.44 1.18 0.4100 24°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。

物理学知识在生活中有着广泛地应用物理来源于生活，又服务于生活，它是一门生活科学。

单单从一个小小的厨房里我们就能发现许许多多的隐藏于平凡事物中的物理知识。

厨房里必不可少的就是菜刀了，菜刀的刀锋都是十分薄的，这是因为在压力相同时，受力面积越小，压强越大，所以刀锋越薄的刀，切菜时就会越轻松。

刀柄上有凹凸的花纹，使接触面粗糙，增大摩擦，这样在切菜时，就可以牢牢地的拿着菜刀，不至于滑落。

在保温瓶里倒开水时，瓶里的水越多，声音的音调也就越高。

这是因为由于水量的增多，瓶内空气柱的长度逐渐减小，振动频率增大，音调也就升高了。

水壶的壶嘴一般要比壶身高一些。

因为壶嘴与壶身构成连通器，所以水面总是相平的。

如果壶嘴低于壶身，那么倒不满水，水就会从壶嘴流出来。

为什么排风扇会把屋里的风排到外边呢？因为当风叶转动时，流速增大，排风扇周围的大气压变小，屋里的大气压了过来，就跑到了外边。

做饭时，家人常用高压锅。

因为高压锅的锅内压强较高，所以沸点较高，也就是提高了煮食物时的温度，所以，用高压锅煮食物快一些，方便一些。

锅的材质一般是铁，铝，为什么不用陶瓷呢？因为铁和铝的传热速度要大于陶瓷的传热速度，如果用‘陶瓷锅’，那么锅的预热就要一段时间，炒菜时的效果就不太好。

炉灶里的烟之所以会沿着烟囱排到屋外，是因为风吹过烟囱的顶端，使那里的流速增大，压强变小，大气就把烟压到了外界。

从而保证了屋内的空气不被污染。

生活中的物理知识处处都有，只要用有心的眼睛去看，就可以发现许许多多的物理知识，学习到许许多多的物理知识。

菜刀使用的原理菜刀作为一种常见的厨房用具，其使用原理主要涉及到物理学和力学的知识。

以下是关于菜刀使用原理的详细解释：首先，菜刀的切割原理是利用了物体的弹性和刚性。

物体在受到外力作用时会发生形变和应力，当外力移除后，物体会恢复到原来的形状。

菜刀在切割食材时，利用刀锋对食材施加外力，导致食材发生形变和应力，从而实现切割的目的。

菜刀的刀刃部分通常是由优质的不锈钢制成。

不锈钢材料具有较高的硬度和韧性，能够更好地保持刀锋的锐利度和稳定性。

菜刀的刀刃通常具备两个重要的属性：锐利和直刀刃。

首先是锐利的刀刃。

刀刃的锋利程度决定了刀刃与食材之间的相互作用。

锐利的刀刃能够更加容易地渗透食材的组织，减少切割时的阻力，提高切割效率。

刀刃的锋利度取决于刀刃的形状、刀刃的细腻度以及刀刃的折射指数等。

其次是直刀刃。

菜刀的刀刃通常是直的或微微带有弯曲。

直刀刃有助于保持切割线条的直线性，减少切割时的偏斜和摩擦。

同时，直刀刃也有利于将切割力传递到食材上，实现有效的切割。

在使用菜刀时，人们通常采用的技巧是刀刃的下落和臂部的前后移动相结合。

通过刀刃的下落，人们将刀刃对准要切割的食材，并施加向下的压力，使刀刃插入食材中。

此时，臂部的前后移动可以帮助刀刃在食材中前行，实现切割的目的。

同时，前后移动的动作有利于保持切割线条的直线性，保持切割的准确性和效率。

菜刀的使用原理还涉及到一些力学的概念。

在切割食材时，人们需要施加一定的力量。

切割力是指人们对刀刃施加的力量。

切割力的大小决定了切割的难易程度和效率。

切割力受到几个因素的影响，包括刀刃锋利程度、刀锋与食材表面的接触面积以及人们对刀刃施加的压力等。

一般来说，切割食材时，刀刃锋利、压力适中、切割角度合适可以减小切割力，提高切割效率。

此外，菜刀使用时还需要注意一些刀具安全原则。

因为菜刀的刀刃通常非常锋利，使用时需要特别小心以防止刀刃滑出或切到手指。

同时，使用菜刀应该保持正确的姿势和力量，以避免不必要的劳损和伤害。

菜刀上的力学知识
程子衿
【期刊名称】《东西南北》
【年(卷),期】2016(000)008
【摘要】一提起“菜刀”这个词，真是无人不知，无人不晓。

“菜刀”，家家户
户都有，而且是必不可少的，几乎每天都用它来切、割、砍、削食物，而我们今天所要研究的就是“菜刀”与物理学中的力学之间的关系。

菜刀的结构：菜刀由刀刃、刀把和刀身组成。

刀的质量主要取决于刀刃的质量，刀刃一般用弹簧钢制成，涉及力学中的密度、硬度等物理知识，刀刃的形状呈锲形，可利用力的合成与分解加以阐述，用很小的力，就能产生很大的作用效果；刀身的质量越大，刀的惯性越大；刀把的长短涉及力学中的力矩知识。

菜刀在人们日常生活中的设计、使用和维护等方面都涉及力学知识。

【总页数】1页(P297-297)
【作者】程子衿
【作者单位】[1]河北峰峰第一中学
【正文语种】中文
【中图分类】A
【相关文献】
1.用滴酒精法拍照菜刀上血潜指印 [J], 吴国锋
2.少林巧夺菜刀十四法(上) [J], 杨维;金忠阳
3.对研究性课题《菜刀上的力学知识》的讨论 [J], 张培新
4.菜刀上的力学 [J], 张双双
5.清除菜刀上的腥气法 [J],
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