菜刀上的力学

null菜刀上的力学菜刀上的力学李佳翼 张紫华杠杆问题杠杆问题 首先，我们来了解一下有关菜刀上的杠杆问题。杠杆包括力臂、力和支点。力臂和力的乘积为力矩，当其中一个力矩的值固定时，另一个力矩的力臂越长那么所用的力越小，反之，则施力越大。经过对杠杆知识的巩固，接下来我们将以实验来证明。我们先固定切物体的支点（即阻力矩是固定的），然后改变手握刀把的位置，从而来改变动力臂，看施力的情况    具体实验如下：    实验工具：一般的菜刀一把，两块大小相同的土豆    实验经过：我们把土豆放在刀板上，把刀固定在刀把上，然后试着将手握着刀把的前端，然后用力向下切土豆，接着，再将手握着刀把的后端，然后再切第二块相同大小的土豆。    实验结果：我们发现将手放在刀把后端切土豆轻松。    接着，我们又做了另外一个实验，就是以刀尖为支点，然后改变阻力臂，看动力如何变化。    实验经过：把土豆放在离刀尖1/3处，手握住刀把的末端，用力把土豆切下，之后，不改变手握刀把的位置，而改变土豆放置的位置，将其放离刀尖2/3处，然后用力把土豆切下。    实验结果：发现放在离刀尖1/3处时切土豆较易。    通过以上两个实验，我们可以得知，当阻力臂和阻力一定时，动力臂越长，动力越小，还有当阻力和动力臂一定时，阻力臂越大，所以我们今后在切东西时，最好选择一些刀身长一些的或将被切物放在离刀尖近一点的地方，这样便既省力、又方便。 杠杆原理杠杆原理压强问题压强问题 我们来研究一下有关菜刀上的压强问题，几乎所有的家庭中用的菜刀都是很锋利的，有的人家把刀用钝了，还要把磨刀师傅把刀磨尖了，难道钝的刀就不能切了吗？其实并不是不可以切东西，而是用钝刀切东西十分困难，既费力，又费时，不信，我们也来做一个实验。    实验工具：一把钝刀、一把锋利的刀、一块有很多筋的肉。    实验经过：我们先用钝刀切肉，我一刀下去，虽然那一会低下去，可并没有断，我切了好几下才把肉切成两半，而我们再换一把锋利的刀，我便这么一刀下去，肉马上变成了两半。从以上实验和数据，我们可以知道，锋利的刀切东西十分方便，这是为什么呢？让我们来回想一下压强的相关内容。压强是单位面积上受到的压力。压强=压力/受力面积由此公式我们可以知道压强和压力与接触面积有关，在施加的压力相等情况下，刀越钝，也就是刀锋与物体的接触面积越大，则压强就越小，想使压强变大，则就得增大所施力的力，所以就比较难切物体，而刀锋越利的，刀锋就越薄（即其与物体的接触面积越小，则压强就越大，那么物体就很容易被切断。我想，也许不会有人愿意花许多时间，许多精力来切东西吧，所以，大家都选择刀锋锐利的菜刀来切东西，然而，也并不是所有的东西都用刀锋较薄的刀来切就容易。例如，砍骨头的时候，即使用很锋利的刀，可由于刀锋太薄了，等你砍下去之后，刀刃已经被扭曲，变形了，可骨头却还没有断，所以像砍骨头什么的，要用既锋利但刀面又要宽，刀刃要较厚的，剁肉泥要用锋利的菜刀，切黄瓜、土豆等，则选用一些刀声、刀身较长，刀面较窄的刀，这样正确地选择用刀可以节约时间，也可以省去我们花太多的力，所以现在有些人家里的厨房里常常能看到一组刀具大概也就是这个原因。 null(1)定义或解释： ①物理学中把垂直作用在物体面上的力叫做压力。 ②物体的单位面积上受到的压力的大小叫做压强。 ③压强是表示压力作用效果（形变效果）的物理量。 (2)单位 在国际单位制中，压强的单位是帕斯卡[1]，简称帕。即牛顿／平方米。压强的常用单位有千帕、千克力/平方厘米、托。一般以英文字母「p」表示。 大气压为1.013x10^5(10的5次方) ，大气压的数值相当于大约76cm水银柱所产生的压强，就是大气压的大小。 (3)影响压强作用效果的因素 1.受力面积一定时，压力越大，压强的作用效果越明显。（此时压强与压力成正比） 2.当压力一定时，受力面积越小，压强的作用效果越明显。（此时压强与受力面积成反比） 　　力的分解力的分解 再让我们来研究一下有关力的分解的问题，例如砍木材我们一般是用斧头，虽然它并不锋利，假如我们用一般切西瓜的那种很锋利的刀来切，那是十分困难的，因为它的刀刃太薄，不能把木材胀开，砍木材时刀面与木材之间的摩擦力太大，使得刀不能继续往下砍，因此人很难克服这个摩擦力使木材砍断；而用斧头容易是因为它的刀侧成三角形，所以在我们施力砍下去时，形成两个与F等效的分力F1和F2（即三角形的刀刃使得原本竖直向下的力改成了向两边的力），且这两个力远大于木材之间的纤维的相互作用力以至于可以把木材胀开，因此，可以很方便就将木材砍断。 null