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实验：研究影响滑动摩擦力的因素（第一课时）
时间：2007、9、4
一、实验目的
1、 了解和体验运用已学过知识、方法来进行科学研究的过程
2、 培养学生的实验设计能力
3、 进一步理解影响滑动摩擦力的影响因素
二、研究方法
探究、观察研究、提示启发
三、实验器材
带定滑轮的木板、木块、细线、小桶、沙、砝码组、弹簧称、粗纸板、毛巾（器材课后准备）
四、实验过程
1、问题的提出：
自然界中的很多物体都会受到滑动摩擦力，那么滑动摩擦力的影响因素有哪些呢，如何研究呢？接下去我们将通过3课时来研究摩擦力，今天我们的任务是猜想影响摩擦力的可能因素以及设计好实验方案和步骤。。
2、组织学生讨论：摩擦力如何测量？能直接测量吗？
分组讨论：全班53人，分成10组，每组5——6人
例：107班分组情况如下
组1：沈建波 沈 军 潘安星 骆丹娜 唐梦颖
组2：黄佳明 沈 琪 孙杭建 高国森 沈 丹 施舒珏
组3：杨 洁 胡旭枫 傅 琴 洪 丹 吴 慧
组4：殷伟峰 傅彬彬 李立刚 陈 利 赵君芳 周利峰
组5：张 峰 徐鹏程 陈 盛 沈超锋 屠音乐
组6：戴利清 施江贤 张立红 孙灿锋 李 栋 华韩菲
组7：潘青青 瞿燕芳 徐佳莲 施红燕 单佳丽
组8：李佳琪 方 斌 吴玲静 沈燕玲 王小燕
组9：胡文华 沈 洁 张芳芳 瞿丽莎 华 益
组10：董杰锋 张钧桦 陈建兴 韩 佳 潘佳丽
说明：每一小组第一位同学是组长
讨论结果：摩擦力不能直接测量，要用另一个力与它平衡，而这个力能用弹簧称测量，这样就可以间接地得到摩擦力的值了
3、猜测：影响滑动摩擦力的可能因素，压力、粗糙程度、接触面积
以下是殷伟峰同学小组的设计方案：
实验装置如图所示，木块A与水平板B的接触面都是刨光的，沙桶D与木块用细线跨过滑轮E连接。调节沙的多少，直接用手推一下木块，克服最大静摩擦力，获得初速度后看起来匀速前进为止。这时木块受力平衡，就力的大小论，拉力等于滑动摩擦力；正压力等于重力。当摩擦力足够大时，滑轮轴上的摩擦力影响可以忽略，于是有摩擦力大小等于沙和沙桶的重力，而重力可以用弹簧称测出。
摩擦力的大小受多种因素影响，因此观测一个因素时必须让其他因素不变。先在木板上放砝码增加正压力，研究摩擦力与正压力的关系；再在木块上铺放粗纸板或毛巾，在相同的正压力下测量摩擦力，研究材料表面对摩擦力的影响；最后保持接触面状况和正压力不变，将木块侧立减小接触面积，观察摩擦力有没有明显变化。
4、设计实验步骤：
1） 木板水平放置，细绳跨过定滑轮，一端连木板，另一端连上沙桶
2） 调节沙的多少，使木块被轻推一下后能向右做匀速运动（目测）。测量出沙和桶的总重力，即等于木块所受到的滑动摩擦力；并测出木块所受到的重力，即木块与木板之间的正压力。
3） 将砝码放在木板上，增大木块和木板之间的正压力，研究摩擦力与正压力的关系。
4） 重复操作上面步骤2，共重复10次。
5） 在木板表面上铺放粗纸板或者毛巾，在相同的正压力下测量摩擦力，研究材料表面对摩擦力的影响；重复操作2次。
6） 保持接触面状况和正压力不变，将木块侧立减小接触面积，观察摩擦力有没有明显变化。
7） 保持接触面状况和正压力不变，将木块再侧立，让木块的第三个面与木板接触，再次改变接触面积，观察摩擦力有没有明显变化。
5、设计数据记录表格
次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
N=G
F=G1
次数材料 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
放粗糙板f
放毛巾f
放木板f
五、小结
请同学根据自己小组的设计分工合作，请在课后寻找相关实验材料，准备在下节课上操作，在课后再进行一定的修改方案，再讨论有没有其他影响因素了。本节课主要是设计工作。
实验：研究影响滑动摩擦力的因素（第二课时）
2007、9、10
一、实验目的
1、 了解和体验运用已学过知识、方法来进行科学研究的过程
2、 培养学生团结协作的能力和解决问题的能力
3、 培养学生的实验动手操作能力
4、 进一步理解影响滑动摩擦力的影响因素
二、研究方法
探究、观察研究、实验法、数据处理法
三、实验器材
带定滑轮的木板、木块、细线、小桶、沙、砝码组、弹簧称、粗纸板、毛巾（器材课后准备）
四、实验过程
按照以下设计步骤进行实验研究：
1） 板水平放置，细绳跨过定滑轮，一端连木板，另一端连上沙桶
2） 调节沙的多少，使木块被轻推一下后能向右做匀速运动（目测）。测量出沙和桶的总重力，即等于木块所受到的滑动摩擦力；并测出木块所受到的重力，即木块与木板之间的正压力。
3） 将砝码放在木板上，增大木块和木板之间的正压力，研究摩擦力与正压力的关系。
4） 重复操作上面步骤2，共重复10次。
5） 在木板表面上铺放粗纸板或者毛巾，在相同的正压力下测量摩擦力，研究材料表面对摩擦力的影响；重复操作2次。
6） 保持接触面状况和正压力不变，将木块侧立减小接触面积，观察摩擦力有没有明显变化。
7） 保持接触面状况和正压力不变，将木块再侧立，让木块的第三个面与木板接触，再次改变接触面积，观察摩擦力有没有明显变化。
五、数据记录
数据记录（下表中）
次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
N=G 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80 4.00 4.20
F=G1 0.45 0.51 0.50 0.56 0.66 0.70 0.71 0.73 0.78 0.87 0.89
次数材料 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
放粗糙板f
放毛巾f
放木板f
上表中的压力是不变的，即所加砝码和木块的总重力的大小，只是改变了接触材料而已。本实验中正压力大小N= N。
六、数据处理及结论
1、数据处理：
观察第一张表，可以发现滑动摩擦力与正压力近似有正比关系，以横轴表示木块与木板之间的正压力，纵轴表示木块受到的滑动摩擦力，作f——N图。可得到下图
在直线上取两点P1（2.40，0.51），P2（4.00，0.87），求出直线的斜率为0.225，即为滑动摩擦因素。
，
在木板表面上铺放粗纸板或毛巾，在相同的正压力下测量（方法与上完全相同）数据处理，可见材料对摩擦力的影响。最后保持接触面状况和正压力不变，将木块侧立，减小接触面积，可看到摩擦力没有明显变化。
2、结论：
滑动摩擦力的大小与物体所受到的正压力成正比，与两物体的动摩擦因素μ有关。摩擦力与物体表面的接触面积无关
七、疑惑、讨论、再研究
滑动摩擦力的大小真的与接触面积无关吗？（课后思考讨论）
N/N
f/N
2.00 2.40 2.80 3.20 3.60 4.00 4.40
0.88
0.80
0.72
0.64
0.56
0.48
0.40
P1
P2
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平衡种类与稳度（第一课时）
时间：2007、10、22
研究目的：
1、 培养观察能力，培养对实验现象进行分析、归纳的能力。
2、 了解和体验科学研究的一般过程。初步学会结合生活实际进行科学研究的方法。
3、 培养好奇心和动手能力
课题的提出
我们日常生活中的建筑物、工厂的机器设备、车辆等运输工具、家庭中的家具和物品等，放置时都要考虑稳度的大小，研究物体的稳度在生产和生活中有重要意义。
课题概念的分析
稳与不稳首先要看物体是否能平衡，因此研究稳与不稳，应首先研究平衡的种类及特点。物体在重力和支持力作用下的平衡，可以分为稳定平衡、不稳定平衡和随遇平衡。物体稍微偏离平衡位置，如果重心升高，物体在重力作用下会重新回到平衡位置，就是稳定平衡；如果重心降低，就是不稳定平衡；如果重心的高度不变，就是随遇平衡。
对于不稳定平衡，当重心降低后，物体在重力作用下不会回到原的平衡位置，也就不稳了；对于随遇平衡，无论原来的平衡怎样被改变，物体始终能建立新平衡，也就始终能稳定。
物体的稳定程度叫做稳度。在研究物体的平衡与稳度时，通过对实验现象的观察、分析，在了解和体验科学研究的一般过程的同时培养了能力。
课题的研究步骤
该课题属于观察研究模式。一般要经过以下几个步骤
选择观察对象 确定观察内容 选择观察的方法 实施观察 整理观察资料 分析观察结果 撰写观察报告
1、 制定观察实验方案，在方案中写清观察的对象、确定观察的具体内容及所采用的具体方法。
2、 具体实施观察实验，在观察中应作好实验数据的记录或必要的文字记录，并将数据有条理地记录在根据需要设计好的表格中。
3、 整理所得到的观察资料，画出图样，结合所学知识进行分析，提出论点，得出结论。
4、 研究报告。
课题准备
1、 本课题研究需要哪几个方面的资料、材料
2、 通过哪些途径获得资料、材料
3、 如何制定观察实验方案
4、 观察实验得到或者说明了什么
5、 从本课题的研究中你有什么收获或者得到什么启示
课题组成员：全班分成4人一组
指导教师：高一物理备课组
平衡种类与稳度（第二课时）
时间：2007、11、12
教学目标：
1、 学生在研究平衡的稳度中的各种实验在本节课堂上演示，并引导学生进行原因分析。
2、 培养学生的动手能力和科学探究能力。
实验材料：小刀、铅笔、不倒翁、篮球、木塞、毛衣针等
教学过程
实验一、小刀使铅笔站稳了
铅笔支面面积很小，所以不容易站稳。如果找到一把小刀（可以折的），把刀尖插进靠近铅笔尖的笔杆里，把刀柄弯向笔尖的正方，再用手指顶住笔尖，铅笔就能立起来了，虽然有点斜度，但是很稳。
原因分析：从物体的重心上来找答案。没有插小刀的铅笔，重心在笔杆的中心且在笔尖的上方，插上小刀以后，铅笔和小刀成为一个整体，因为刀柄比较重，所以重心就降到了刀柄附近，跌到了支撑它的手指下边去了。因而稳度就增大了。
该实验属于创新实验，激发了学生的创造性思维。
实验二、不倒翁实验
不倒翁是在重力和支持力作用下处于平衡状态，属于稳定平衡。
实验三、NBA中的篮球表演
一个爱好篮球的同学特意表演了一个节目，即把篮球放在手指上让篮球转起来，这样篮球就可以在手指上不停的旋转而不会掉下来。
原理：本实验当然也是重力与支持力相平衡，旋转篮球只是要增加其稳度。
实验四、橡皮塞中插一根棍子，让其转起来而不到。
原理：属于转动惯量平衡，高中不要求，有兴趣的同学去学习查研。
实验五、平衡针
把一根长毛衣针从软木塞的中心穿过，伸出一小段。在针的另一端插上一个泡沫球。再另外取两根针的另一端斜插入软木塞的两侧。将伸出软木塞的一端放在任何一凸出点上，该系统都将对支撑点保持平衡。
如果向上移动木塞，会发现橡胶瓶塞超过某一位置后，将使系统推动初始状态的稳定性。若将软木塞下移，则会增大系统的稳度。
原理：物体的重心越低，稳度越大。重心如果低于支撑点，物体就更加稳定。
举例：雁荡山上的两座山峰间有杂技表演，演员在钢丝上骑自行车，我们能够发现他的形状是将重心移到了钢丝下面。
体会：平衡就在身边
作业：完成研究性报告
报告内容：
实验目的
研究方法
研究过程
研究报告内容
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刹车时车轮被抱死的利与弊（第一课时）
时间：2008、4、28
研究目的
1、 了解刹车时车轮的状况。
2、 初步学会实验研究、比较研究等方法。
3、 培养团结合作、协调配合的精神。
4、 通过对刹车时车轮被抱死的利与弊的课题研究，使同学们进一步了解科学研究与生活实际的紧密联系，促使对新生事物及现代科技要求。
课题分析
汽车是一种速度较高的现代化运输工具，由于在行驶中经常受到交通情况的限制，驾驶员必须根据具体情况使汽车减速或停车，以保证行车安全。
汽车的减速或停车，是依靠驾驶员操纵制动装置来实现的。因此，正确和合理地运用制动器，是保证行车安全的重要条件，而且对节约燃料、减少轮胎磨损及时延长制动装置机件的使用寿命均有十分重要的意义。
思路指津
本课题兼有查阅文献、实验研究模式。这咱研究需要通过阅读文献资料来获得与你所研究的课题相关、有用的信息。在理解原理的基础上设计模拟实验方案，通过模拟实验方案，研究刹车时车轮被抱死的利与弊，提出研究结果和改进方案。
采用查阅文献法一般要经过以下几个步骤：
确立研究课题
制定研究计划
查阅、收集资料
整理、分析资料
提出论点、得出结论
撰写实验报告
采用实验研究法一般要经过以下步骤
确立研究课题，制定研究计划
查阅、分析资料，制定实验方案，在方案中写清实验的具体内容、原理、所需的仪器及材料，作出实验的图样。
具体实施制作，准备所需的各种材料、工具或仪器，按照实验的图样进行实验。
用实验结果对课题进行小结，并写出相关的实验报告。
课题的准备问题
1、 你所研究的课题需要哪几个方面的材料、资料
2、 你打算通过哪些途径获得资料、材料
3、 你准备怎样整理和分析获得的的资料
4、 在查阅资料过程中，预计会遇到什么问题或困难？你准备怎样解决
成员组成 全班分成几个大组，分别进行资料的查阅、分析，制定实验方案大组、撰写实验报告大组
指导教师 高一物理备课组
刹车时车轮被抱死的利与弊（第二课时）
时间：2008、5、11
资料查阅组进行分析与讨论，具体首先分析制动的有关情况（学生查阅资料所得）
（一）汽车的制动性能
汽车制动性能是指汽车在行驶中能强行降低行驶速度直至停车，或在下长坡时维持一定速度的能力。汽车制动性能的评价指标，一般是：制动减速度、制动时间和制动距离。而最常用的是制动距离，在国际上已被广泛采用，在我国也采用了这一评价的指标。因此，我们也着重讨论这一问题。
（二）汽车的制动过程（即制动与哪些因素有关）
为了在行驶中做到正确、适当地运用制动器，汽车驾驶员必须对制动的全过程，以及与制动有关的各项因素有个确切的理解。
汽车的制动过程如图1所示，它包括以下几个阶段：
1．驾驶员反应时间t0 汽车行驶中，由驾驶员发现危险信号（图中a点）想要停车时开始，到右脚踩到制动踏板为止经过的时间t0（图中a点到b点），称为驾驶员的反应时间。这段时间的长短，取决于驾驶员的思想是否集中和动作的灵敏程度，而两者则又取决于驾驶员的年龄、个性、驾驶技术、疲劳程度和健康状况以及道路、气候条件等多种因素。实验表明：t0一般为0.3～1.0秒，其平均值为0.6～0.8秒。
2．制动装置反应时间（亦称制动滞后时间）t1 从驾驶员开始踏下制动踏板，克服制动踏板自由行程、制动蹄回位弹簧的拉力和制动装置的残余压力，到汽车开始有减速度（制动力）为止所经历的时间（图中b点到c点），称为制动装置的反应时间，或称制动滞后时间，用t1表示。这段时间的长短，决定于制动传动机构和制动装置的形式。液压制动装置反应时间一般为0.03～0.05秒，气压制动则在0.2～0.5秒范围内。
3．制动减速度（制动力）增长时间t2 从制动器开始产生制动作用起，随着驾驶员踩踏踏板力的增加，制动器的制动力由零上升到最大值，因而制动减速度由零增加到最大值，这个过程所需的时间称为制动减速度（制动力）增长时间t2，即图中c点到d点。这段时间的长短、不仅受制动蹄与制动鼓接触面状况的影响，同时与制动器结构形式有关，而且还决定于驾驶员踏下制动踏板的速度和作用力的大小。液压制动的t2为0.15～0.2秒，气压制动的t2则为0.3～0.8秒。
t1+t2为制动装置的协调时间。此时间在“制动规范”中规定：液压制动装置不得大于0.3秒；气压制动装置，中型汽车不得大于0.5秒，大型汽车不得大于0.6秒；拖带挂车或半挂车时，不得大于单车最大允许值再加0.2秒的时间。
4．持续制动时间t3 车辆在最大减速度情况下，继续行驶到完全停住时所经历的时间称为持续制动时间t3（图中d至e）。在t3时间内，制动减速度基本不变。
5．制动完全释放时间t4 t4（图中e至f）是从放松制动踏板开始到制动力完全消除，制动减速度下降到零所经历的时间，称为制动完全释放时间。t4一般在0.2～1.0秒之间。
（三）制动停车距离
由以上制动过程可知，在实际制动停车中，并不是驾驶员踏下制动踏板汽车就会立即停止进行的。从驾驶员发现危险情况采取制动措施到汽车完全停住，需要经过t0、t1、t2、t3四段时间．在这些时间中，汽车仍在行走，这一行走距离，称为制动停车距离。
制动停车距离由两个部分构成，一是反应距离，二是制动距离。也就是说，制动停车距离是反应距离与制动距离之和。
1．反应距离 就是在驾驶员反应时间t0内汽车所行驶的距离。它是行驶速度（米/秒）与反应时间（秒）的乘积．由此可知，反应距离的长短，取决于车辆的行驶速度和驾驶员的反应时间。行驶速度快或反应时间长，反应距离就长；反这则短。
例如，汽车的行驶速度为45千米/时，反应时间t0为0.8秒，则反应距离S0为：
2．制动距离 制动距离在“制动规范”中，已有明确规定和解释，即从驾驶员的右脚踏上制动踏板起到车辆停住止，即车辆在t1+t2+t3时间内所行驶的距离，称为制动距离。它是评价机动车制动效能最直观的指标，可用下式计算：
式中：S1、S2、S3——分别为时间t1、t2、t3内汽车所走过的距离（米）
V0——开始制动时汽车的行驶速度（千米/时）；
由上式可以看出，制动距离的长短与下列因素有关：
（1）行驶速度：汽车行驶速度越快，即开始制动时的速度越高，制动距离就越长．行驶速度增加一倍，制动距离则为原来的四倍。如行驶速度为20千米/时，在干燥、平坦的沥青路面上制动距离为2．6米，当车速提高到40千米／时，在相同的道路上，制动距离则长达10．4米。
（2）附着系数：路面的附着系数对制动性能影响很大。不同的路面，附着系数不同。汽车在相同的速度下，制动距离随附着系数值的下降而增长。以干燥路面与冰雪路面相比较，由于冰雪路面附着系数小，制动距离就要长得多，制动效能变坏；在潮湿的沥青路面上行车，如制动过急，容易产生制动“跑偏”与“侧滑”等现象。几种路况条件下的制动距离与附着系数和行驶速度的关系见表。
（3）汽车装载质量：装载质量愈大，制动距离愈长。实践证明：对于装载3吨以上的汽车，大约装载质量每增加1吨，制动距离要增长0．5～1米。
3．制动停车距离的概略计算综上所述，总的制动停车距离等于驾驶员的反应距离与制动距离之和，可用下式表示：
S总=S0+S制=S0+S1+S2+S3
为了计算简便，把S0与S1的经过时间（t0+t1）合并，取平均值约为1秒钟，把S2计算到S3中去，以开始采取制动措施时的车速为计算车速，则：
在平路上，没有坡度的影响，这样计算出来的数值是比较接近实际的，可作为评估制动停车距离的参考．
另外，也可以用近似方法计算制动停车距离．其方法是：将车速（千米／时）除以10，再将所得结果自乘，即为制动停车距离（米）。例如：60（千米／时）÷10=6，制动停车距离：6×6=36米。这种计算方法，只适用于沥青和混凝土路面上行驶的汽车。
实验证明：驾驶员反应距离S0和制动装置反应（滞后）距离S1，共约占总制动停车距离的50～70％。因此，为了最大限度地缩短制动停车距离，除了保证车辆制动装置工作可靠外，尤其需要驾驶员严格掌握车速和反应敏捷，对公路上的交通动态作出迅速、正确的判断，以缩短反应时间；并根据路面附着情况正确运用制动。这样方能达到制动生效快，制动停车距离短，确保行车安全。
（四）制动力
汽车制动时，制动蹄片与制动鼓间产生制动摩擦力矩，此力矩使车轮与路面间产生一个与车轮运动方向相反的作用力，这就是制动力，见图2所示。在制动力的作用下，汽车开始减速。如果采用紧急制动的方法，迅速用力将制动踏板踏下，达到发挥最大制动力的程度，汽车便急剧减速，直到停车。
车轮急剧制动的能力，决定于制动力的不断提高而车轮没有被抱死。在车轮制动到接近抱死时，制动力达到最大值，使制动效果最佳，制动距离最短。如果制动时，车轮被抱死，制动力变小，制动距离会增长。据统计，车速50千米／时时制动距离增加40％；60千米／时时制动距离增加60％。
为了提高制动效能，充分利用各车轮的制动力，希望在紧急制动时，前后车轮都能接近滑移状态而不抱死，以确保行车安全。在有些汽车上安装了“制动力分配调节装置”和车轮制动器“防抱死装置”，用电子自动控制，即使是驾驶员把制动踏板踏到最大强度位置，车轮也不会被抱死，路面上只有密集的压印而没有拖印，有效地保证了最佳制动强度。
（五）制动方法
制动方法可分为预见性制动和紧急制动两种。
1．预见性制动驾驶员在驾驶汽车过程中，对已发现的地形、行人、车辆等交通情况的变化，或可能出现的复杂局面，预见性地提前作好思想上和技术上的准备，有目的地采取减速或停车措施，称为预见性制动。预见性制动不但能保证汽车行驶安全，而且还可以节约燃料，避免机件、轮胎受到损伤。因此，这是一种运用范围广的制动方法．
预见性制动的操作方法可分两个步骤：
预见性减速：车辆正常行驶中，当驾驶员观察到道路上的车辆、行人的异常动态，并判断可能出现难以通过的情况时，提前做好了思想上、技术上的准备，有目的的地运用发动机或制动器，使汽车逐渐减速，称为预见性减速．预见性减速可采用下列两种方法：
（1）发动机怠速牵阻减速：当遇到一般情况，需要降低车速时，右脚应离开加速踏板，并放在制动踏板上，利用发动机怠速时气缸压缩时的反作用力降低车速．这种方法，车速比较平稳，使用方便，当情况排除后又可徐徐加油继续前进，因此，在行驶中被经常采用．
（2）制动减速：在使用发动机怠速牵阻减速不能达到预计要求时，再运用制动器进行减速。制动减速的方法是：右脚离开加速踏板，轻踩制动踏板（只踩制动踏板的自由行程），然后根据车辆惯性和障碍的距离，适当踏下制动踏板，但不完全踏下，使车辆保持一定的余速，即所谓刹慢不刹停，待情况解除后，立即换进所需档，再加速前进。
预见性停车：当车辆在行驶中遇到路口红灯、前方交通堵塞等情况时，驾驶员预先有目的地采取制动措施将车停住，称为预见性停车。
预见性停车的操作方法：可联合采用发动机牵阻和制动器制动的办法，使车轮制动鼓“早踩长磨”，以加快车辆减速。当时速降至10千米以下时，踏下离合器踏板，在驶近停靠地点时，逐渐放松制动踏板，让车辆在到达停靠点前略有一点余速，待车辆将停未停时，制动踏板再稍许抬一点，然后轻轻踏下，这样可减少惯性冲动，使停车平稳．此法简称“轻—重—轻”的制动方法。
2．紧急制动 汽车在行驶中遇到突然的紧急情况时，驾驶员迅速地使用制动器，在最短距离内将车停住，达到避免事故的目的，称为紧急制动。紧急制动对汽车的机件和轮胎都会造成较大的损伤，并且往往由于左、右车轮制动力不一致，或左、右车轮与路面的附着系数有差异，以致造成汽车“跑偏”、“侧滑”，失去方向控制而危及安全。因此，紧急制动只有在不得已的情况下方可使用。
紧急制动的操作方法：握紧方向盘，迅速放松加速踏板，并果断地用力踏下制动踏板，然后踏下离合器踏板（如果情况十分危急，可以不踏离合器踏板，但传动装置易受损伤）。有时为了充分发挥车辆的最大制动能力，在使用脚制动器的同时，还可以拉紧手制动器操纵杆，使车辆尽快减速或停住。
3．制动器的使用注意事项
（1）在出车前、下长坡前都要试踏制动，检查制动的效能，只有在制动效能安全可靠的前提下，方可出车。
（2）在行驶中，右脚不加油时，应放在制动踏板上，以减少反应时间。但装有制动助力器的汽车（如北京切诺基），在不用制动时禁止将脚放在制动踏板上，以免造成制动器发热和损坏。
（3）行驶中，应与前车保持足够的距离，即始终保持大于制动停车的距离，以防万一。
（4）在运用预见性制动减速中，应早踩长磨，平稳减速，以免造成急刹车。
（5）在雨、雪、冰冻及泥泞道路上，禁止用紧急制动，以防发生侧滑。
（6）紧急制动时，切忌先踏离合器踏板和情况未变化时就放松制动踏板，否则会造成制动距离增加，发生危险。
（7）除制动器失效或不宜使用制动器等情况外，严禁在道路复杂地段用高速档换入低速档的方法来代替制动减速。
刹车时车轮被抱死的利与弊（第三课时）
时间：2008、5、19
在上节课分析了制动过程的因素后，学生又经过一个星期的研究认真分析后得到了下面的一些研究性成果，在课堂上大家一些研究。
急刹车时，车轮被抱死的利和弊
以汽车为例，在急刹车时，如果司机用大力脚踩刹车踏板，用刹车蹄片将车轮抱死，使车轮不能转动，但由于汽车的惯性，车轮将继续沿着地面向前滑动，从而受到地面向后的摩擦力，这个摩擦力使汽车减速，并最终停了下来，这是有利的一面．
但是，这样紧急刹车的效果并不是最好的。假如汽车是在沥青路面上行驶，当车轮因刹车而在路面上滑行时，由于两者剧烈的相互摩擦，沥青和轮胎的表面都会熔化，因此车轮实际上是在一薄层液体上滑行，动摩擦因数较小，汽车的刹车距离较大，刹车效果并不理想．对于火车来说，这种将车轮抱死的刹车更是十分危险的．因为车轮和钢轨之间的滑动摩擦是钢与钢之间的摩擦，剧烈摩擦的结果，使车轮和钢轨的温度急剧升高，引起钢花四溅，使车轮的轮缘和钢轨的踏面严重“咬”伤，以致造成火车出轨、颠覆等事故，带来车毁人亡的严重后果．
要达到最好的刹车效果，司机应控制刹车的力度，让刹车蹄片压紧刹车鼓的程度适当，既能使车轮的转速很快减慢，但又不让轮子在地面上滑行，轮子仍然保持只滚不滑的状态，但因轮子又有向前滑动的趋势，这时地面对车轮的摩擦力是最大静摩擦力，它比滑动摩擦力大，而且不会引起两者接触表面的熔化，因此可以最大限度地缩短刹车距离，是刹车的最佳方式．
制动器的操作方法
（一）制动踏板的操作方法 操纵制动踏板时，两手应握稳方向盘。液压制动用右脚掌踏制动踏板，以膝关节的伸屈动作踏下或放松。操纵气压制动踏板时，脚跟应靠住驾驶室底板，以踝关节的伸屈为主踏下或放松踏板。如图3所示。
踏下制动踏板的行程和速度，应视不同的制动装置和对制动效果的不同要求，分别采用：立即完全踏下，先轻踏再逐渐重踏，或随踏随放（间歇制动），或两者结合等方式，以达到平稳减速、停车之目的。放松制动踏板时动作应迅速。
气压制动下较液压制动反应迅速、灵敏，因此，气压制动一般用“点刹”，液压制动一般用“一脚制动”，如一脚无效，立即抬起踏板再踏第二脚。迅速完全踏下制动踏板的操作方法，一般在紧急情况下需立刻停车时使用。
（二）手制动器操纵杆的操作方法 手制动器操纵杆的操作，四指应并拢，虎口向上，大姆指虚按在杆顶的按钮上，将杆向后拉紧，即起制动作用。放松时，先将相柄稍向后拉，然后用姆指按下按钮，再交操纵杆向前推送到底（北京切诺基汽车将手制动器操纵杆完全放下），即解除制动作用。
北京BJ212型汽车手制动器是用手柄操纵的。手柄全部拉出即起制动作用；放松制动器须将手柄向后拉，并向左转一个角度，再把手柄向前推到底，即可解除到动。
以上介绍的五种驾驶操纵装置的操作方法，是汽车驾驶技术的“五大基本功”，必须从开始训练就要求学员按照正确的操作方法，反复刻苦地练习，认真体会操作要领，使驾驶操作逐渐达到正确、协调、熟练的程度。
车辆制动
车辆由运动到静止，动量和动量矩随之减小到零，这种减小，也只能由外力和外力矩引起．今设车辆在刹车以前正以速度vc前进，且轮子只滚不滑，即满足关系vt＝rω．当刹车压上时，由于L1′将使ω减小，引起rω＜vc，因而车轮沿着地面就有向前滑的趋势，从而受到地面向后的摩擦力F1′，它就使总动量减小下来，如图5所示．同时F1′对质心C产生一个力矩，有绕质心向前转动的起势．从而使自行车或汽车的前轮紧压地面，后轮对地面压紧的程度减轻，因而N1及N2的合力移前，由它对C产生一个力矩，一方面抗衡F1′（所有轮子的合力）的力矩，且使得总动量矩减小下来．
由于F1′和L1′与起动时的F1和L1都反了一个符号，故起动时推得的不打滑的条件，在这里仍然成立，即只要满足L1′/r=F1′，则轮子仍然保持只滚不滑．若L1′过大，使得L1′/r＞F′1max，就发生向前的滑动，此时F1′是滑动摩擦了．由于滑动摩擦小于最大静摩擦，所以只要刹车压紧的程度适当，使L1′/r接近F′1max，但略小些，这样对制动最为有利．
刹车时车轮被抱死的利与弊（第四课时）
时间：2008、5、27
关于ABS防抱死系统
abs英文全称是anti--lock brake system中文即防抱死制动系统。在各种不同的车型中有各种类型的汽车制动防抱系统。目前，常用的汽车制动防抱系统有电子式防抱装置、机械式防抱装置、空气式防抱装置和液压式防抱装置等四种类型。
电子式防抱装置：即abs+ebd（电子制动力分配系统），在制动时，系统根据汽车前后载重量不同，自动分配制动力的装置。但价格昂贵，不能普遍应用。
机械式防抱装置：其内部装有飞轮，在驾驶员制动时，驱动轴转速变慢，但防抱器中的飞轮因惯性仍高速旋转。在球斜面作用下，飞轮左移，打开压力衰减阀，减压活塞上升，液压下降，制动力矩减小。同时切断阀关闭，从而切断制动总泵与制动分泵的联系。当防抱器中飞轮转速减小后，压力衰减阀关闭，减压活塞下移，液压将切断阀打开，使制动总泵压力直接进入分泵进行制动。该过程是在极短时间内进行的。
空气式防抱装置：制动时电磁阀打开，气压通过继动阀进入制动气室，车轮抱死，减压时电磁阀接受信号右移，在切断制动气压的同时将继动阀和制动气室的气压从快放阀排出，车轮不再被抱死。
液压式防抱装置：这种装置具有体积小、灵敏度高的优点。当前得到广泛应用的有容积变化式和循环式两种。其中，容积式是利用活塞的运动造成镕基的增大或缩小达到液压升降的目的。而循环式是利用阀门的开关来控制液压的升降，从而有效地控制滑移率，防止车轮抱死。
ABS的起源
在20世纪初期，1928年有人说出制动防抱理论，30年代机械式制动防抱系统开始在火车和飞机上应用，因为是机械式，所以这种效果并不很理想。
1936年BOSCH公司第一个获得了电子式车轮转速传感专利，到60年代后期70年代初，电子控制的制动防抱系统开始进入产品化阶段。到70年代末才在汽车上得到应用，并发展迅速。
模拟ABS的原理及作用（学生在课堂上认真做了本实验）
物体在发生滑动摩擦时与摩擦方向垂直的阻力会变得很小。
用实验验证这个理论。
将一个圆柱体放在带滑轮的长木板上，
如右图所示，可得出上述结论。
在滑动的情况下，汽车只要在与滑动
垂直的方向上受到一个较小的力，就会
使车发生侧滑、甩尾等现象。马路不平
是横向力的主要来源，一般马路为了排水
中间高两边低，倾斜的路面产生的下滑力平时微不足道，在汽车滑行时这个下滑力就会使汽车发生侧滑等严重后果。
汽车在引入ABS系统后，当人们猛踩刹车时，该系统便开始监测轮胎的转数，在发现某轮胎趋于停转时，立即减小对这个车轮的制动力，以保证车轮始终处于滚动的状态。这样的调节作用每秒可进行10~20次，在这样的作用下汽车可以避免事故的发生，而转向的能力也基本得到保障。
ABS工作原理简单的来讲，就是由轮速感应器监测车轮转速，监测信号汇集到电子控制器内分析，一旦监测到车轮快要抱死时，电子控制器会发出指令给电磁调节器，由它控制油压分配阀调节各个车轮的制动分泵，以“一放一收”的点放形式来控制刹车摩擦片，解除车轮的抱死现象。用点放形式制动，即可急剧降低轮速，又可保持轮胎与地面的附着力。
所谓ABS的一放一收，是为了达到控制滑动率的一种形式，整个ABS的性能还与轮胎结构、表面花纹、充气压力、车轮偏转角、行驶速度、路面状况等因素有关。
研究总结
通过阅读、上网查阅文献资料了解汽车抱死的后果，及ABS的系统原理，初步掌握了收集、分析和处理信息的方法，学会运用模拟实验对比、研究，进一步体验到科学研究与生活实际的紧密联系，增加了同学们对新生事物及现代科技的追求的信心。
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颗粒状物体自由堆放规律（第一课时）
时间：2007、11、26
教学目的：认真观察生活细节，用物理知识去研究生活现象
学会测量现实生活中的长度
提出问题（论证可行性）：
自从学校开始基建，我们经常能够看到一个建筑材料的堆场，每天同学们经常看到大大小小的拖拉机、卡车、挖土机不断地将周围的泥土或者建材堆积在场地上。
同学们天天从堆场经过，注意到了一个规律，虽然堆场上的机器和人群非常繁忙，但是大大小小的形状都非常相似，用数学语言来描述就都是一些相似的圆锥体。我们再进行仔细观察堆积的沙堆和石子堆，又发现第二个规律，沙堆是一些相似的圆锥体，小石子也是一些相似的圆锥体，但是沙堆和小石子堆并不相似，那么是不是同类颗粒物状的物体堆积就相似，不同的颗粒物就不相似呢，我们再去仔细观察其它的，比如学校东侧有一个煤饼厂，里面的煤堆我们也可以进行观察。
意义：如果一旦上述规律成立，我们以后只要测出底面积，就可估算它的高度和体积了。
猜想与假设：
物理课上刚刚学习了摩擦力，那么这个颗粒状物体的自由堆积规律是不是和摩擦力有关或者更准确的说和磨擦因素有关呢？
我们在学习中见过一个问题，物体沿倾角为θ的斜面恰能静止时，必有tanθ=μ，那么，圆锥体母线与底面的夹角就相当于倾角θ，那么是不是只要摩擦因素相同，θ就相同，圆锥体便相似呢？如果是这样，同种颗粒状物体的θ相同，形成的圆锥母线和底面夹角就相同。那么，我们观察的结论就正确。
mgsinθ=μmgcosθ
μ=tanθ
分组：一般可以把全班分成4人小组，各自分头去做
指导教师：高一物理备课组
课后准备工作：设计实验证明同种颗粒物自由堆积是不是相似，因为单凭眼睛看看是不能下结论的。所以要做实验。
颗粒状物体自由规程规律（第二课时）
时间：2007、12、3
本节课的主要任务是把设计出的实验进行模拟、测量、计算
目的：会进行有目的的实验设计，并能认真计算测量。会在计算数据中整理或者总结出规律。
实验器材：
米、沙子、玻璃小珠、小漏斗、铁架台、天平、三角尺、重垂线。
实验做法：
将漏斗固定在铁架台上，下方放上白纸；让米粒从漏斗慢慢漏出，在纸上堆积出一些大小不同的圆锥体。再用其它微粒做实验。
实验数据整理：
细沙自由堆积的圆锥体有关数据
圆锥体高（cm） 圆锥体底面半径（cm） 质量（g） 漏斗口离桌面高度（cm） tanθ
3.00 4.50 89.6 4.20 0.667
2.20 3.35 38.6 5.40 0.657
3.70 5.70 189.6 10.10 0.649
3.10 4.70 108.2 5.50 0.660
玻璃小珠自由堆积的圆锥体有关数据
圆锥体高（cm） 圆锥体底面半径（cm） 质量（g） 漏斗口离桌面高度（cm） tanθ
1．90 4．45 66．5 3．50 0．427
2．25 5．10 102．0 5．00 0．441
1．87 4．13 53．5 2．00 0．453
2．20 4．80 88．4 4．50 0．458
米自由堆积的圆锥体有关数据
圆锥体高（cm） 圆锥体底面半径（cm） 质量（g） 漏斗口离桌面高度（cm） tanθ
2.40 4.42 69.0 4.30 0.543
2.61 4.55 76.0 6.30 0.573
3.30 5.59 148.0 4.90 0.590
2.05 3.86 43.7 3.15 0.531
总结：每一种物质的tanθ值有一定差异性，但在实验误差范围内可以看作相等，学生用模拟实验证明了自己当初的猜想是正确的；还根据一般物质的μ<1，说明了圆锥体底角应小于45度。
研究报告（略）
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研究机械能守恒（第一课时）
时间：2008、2、11
一．教学目的
1、在主动、积极的学习环境中，激发好奇心和创造力，培养分
析和解决问题的能力。
2、在老师的指导下，运用和加深理解已学过的知识，发现不同章节之间的联系，并尝试相关知识之间的综合。
3、了解科研的一般过程和方法，体检科研的艰辛和快乐。
二、课程特点：
1、实践性：让学生通过亲身实践获直接经验，养成科学方法
提高综合运用知识解决问题的能力。
2、主动性：让学生利用学过的知识进行实验课方案的设计实施、解决以及课题结题报告，都由学生自己负责完成。教师主要起组织、关心、指导和评估的作用。
3、过程性：注重学生的实验过程及这一过程中的自身体验与收获。
4、研究性：本实验的实施过程类似科学的研究过程，但又不是通常意义上的科学研究；而是强调以发展学生的创造力为目标，其目的在于让学生学会基本的科学研究方法，并在研究性实验中不断地发展自己的研究能力和创造能力。
三、研究方法
探究、提示启发、分析讨论
四、教学过程
1、问题的提出：机械能是物体的具有的动能和重力势能的总和，我们在初中已经学过，重力势能和动能之间可以发生相互转化。例如物体在自由下落时，高度越来越小，速度越来越大，重力势能转化成动能，那么在相互转化过程中机械能的总量是否不变呢？如何用实验来证明？
2. 研究性实验的实施
准备阶段：
（1）分组：学生按自己的兴趣进行分组；（每组3——5人）
（2）复习机械能守恒定律的有关内容；
提问；机械能守恒定律的内容是什么？
（在物体只有重力或弹力作功的情况下，重力势能和动能相互转化过程中总机械能不变）
（3）各组讨论实验方案并交流实验设想方案，教师点评：
第一方案：斜面的实验，让物体从斜面上静止滑下来如图所示
提问：需要那些实验仪器，及实验中需要测量那些数据
总结：该实验需要两种实验器材：其一：用普通的斜面和水平面，在水平面上的速度用光电测速仪测出；其二：用气垫导轨作斜面，速度也用光电测速仪测出；
点评：该方案主要讨论摩擦力的影响
第二方案：自由落体实验，如图所示过程见课本
点评：如何测量速度
第三方案：平抛实验如图所示
选题阶段：以小组为单位进行课题评审，评出该方案的优缺点。
提问：请同学讨论设计实验方案，以组为单位，根据组内同学的分式合作，分别完成实验设计的相关任务。具体的实验方案在下节课交流。
五、小结
本节课主要是提出问题与设计工作。请同学根据自己小组的设计分工合作，请在课后查找相关资料，准备在下节课上分析大家的实验方案，在课后再进行一定的修改方案，再讨论有没有其他影响因素了。
研究机械能守恒（第二课时）
时间：2008、2、18
一．教学目的
1、在主动、积极的学习环境中，激发好奇心和创造力，培养分
析和解决问题的能力。
2、在老师的指导下，运用和加深理解已学过的知识，发现不同章节之间的联系，并尝试相关知识之间的综合。
3、了解科研的一般过程和方法，体检科研的艰辛和快乐。
二．教学方法
探究、提示启发、分析讨论
三、教学过程
（一）学生展示具体的实验方案
（二）实施阶段：根据学生自己设计的方案进行实验（其中不同
的设计方案准备不同的实验器材）
1、斜面的实验：
该实验可以提供两种实验器材：其一：用普通的斜面和水平面（如图1所示）在水平面上的速度用光电测速仪测出；其二：用气垫导轨作斜面，速度也用光电测速仪测出；（具体的实验装置不画出）这样的两组实验最后所得到的数据进行比较，其结果是第二次实验机械能的数值更加接近，（误差更小）从而提出问题：这两次实验的根本区别——水平面和斜面对物体摩擦力的不同，滑块在气垫导轨上的摩擦力很小，可以忽略不计，所以用气垫导轨斜面所做的实验更加准确。提问：伽利略理想实验中的所谓“理想化”是什么？
2、落体实验：物体的质量为M，从高为H的A处下落，经B、C落到地面D，小球在下落的过程中，重力势能转化为动能，如不计空气阻力的作用，那么小球在A、B、C、D的机械能保持不变——机械能守恒。其实验装置如图3所示，具体的实验步骤见课本，
3、抛体实验：与落体实验基本相似。实验装置图略，其实验的数据由频闪照片记录。（如图4）引导学生正确处理数据。
四、课题成果与评议：让各个小组根据本组的实验数据记录、处理、得出结论，然后用《实验报告》的形式写出。并在班级展示，以小组为单位进行互相评议。
五、班级答辩：以小组为单位在班级进行答辩，答辩的内容以该小组设计的实验原理、器材、步骤、数据处理、结论，特别是数据处理和所得出的结论。
六、教师、学生成绩评定：根据学生设计的实验、实验过程、实验结论、学生答辩、各小组对他们的评价，进行综合评定。
七、总结：《研究机械能守恒》实验的几个不同设计方案，经过同学之间的论证、探讨、评议，最后得出结论。其中教师只能是起引导、组织、提出问题的作用。在该实验完成时，教师提出几个问题让同学课后讨论：
1、在“落体实验”中，如果下落点（图2中）A点的机械能
比B点机械能小，有没有这种可能出现？是什么原因引起的？
2、在“斜面实验”中，试比较用“普通的斜面和水平面”与用“气垫导轨斜面”的实验中，有什么区别？
3、在本实验的原理中，什么地方被“理想化”，并指出物理学中的几种“理想化”情况。
4、在上面的实验中如果所用的物体密度越小实验的结果越准确还是越不准确？为什么？
5、该实验所采用的方法对其它的实验是否适合？为什么？通过上面的几个步骤，使学生更熟练掌握《机械能守恒定律》，了解科学研究的方法，学会用类似科学研究的方法进行学习和研究。培养创新能力，树立学习信心。
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菜刀上的力学第一课时
时间：2007、9、24
一、课题组成员
成员：全班分成五－六人小组
指导老师：高一物理备课组
二、问题提出
随着经济的发展，人民的生活水平不断提高，刀具作为家庭的必需用具，种类越来越丰富，但由于人们对刀具的认识还不够全面，我们使用的时候，并不一定都知道其中的奥妙，经常出现用普通菜刀削苹果的现象，不但费时，费力，有时还会划破手指或造成其它不必要的伤害，为解决以上情况所带来的不便，我们要对刀具上的力学进行研究。日常生活中都接触到，特别是平常都使用的那些，如菜刀等。为了了解刀具上的力学，我们特地对他进行研究，用科学的方法进行分析。我们几乎每天都要使用菜刀，每当走进厨房时看见有几把刀，我们到底要选择哪一把刀去切哪一种东西呢？这些都值得我们去思考的，去研究的。所以，我们所需研究的就是家家都有的菜刀和力学之间的关系。
三、研究内容
研究各类刀具的长度、厚度、宽度、质量、锋利程度、外形以及刀把长度，分析讨论不同刀具在不同运用中的力学关系，并且运用物理知识加以解释。
四、课题目的
在这次研究学习中，我们希望能运用所学的物理知识，通过收集资料，动手进行实验，来研究刀刃的锐与钝、刀把的长与短、刀身的长与短以及宽与窄和锯齿形刀刃的利与弊等问题，从而推出有用结论，应用于实际当中。当然更重要的是希望通过课题研究培养自己动手的能力和克服困难的毅力，提高我们自身素质。
五、任务分工：执笔：1人 采访资料：2人 统筹：1人 网络：2人
六、研究方法及步骤：
资料收集阶段：到商场调查，获取一些有关刀具的资料，并走访屠夫，了解他们对刀的认识；
实际研究阶段：做实验，并研究，深入了解
理论讨论阶段：在实验的基础上整理资料，得出结论
活动所需的条件：图书资料；可以上网的电脑；菜刀
预期成果：调研报告
表达形式：文字、图片
七、具体安排：
第1周：确立选题，开题研究，到商场、图书馆、互联网上获取一些关于刀具的资料
第2周初：进行实验，写出结论，并整理结论、理论探讨
第2周末：撰写调查报告和研究学习小结
菜刀上的力学第二课时
时间：2007、10、8
本堂课主要进行分析研究自己做过的成果在课堂上讨论，并进行一系列的实验研究。
一、课题分了三个阶段来进行研究。
第一，收集相关资料。学生利用了课余的空闲时间，到了学校的图书馆、书店及教师办公室的电脑等地方收集了一些有关刀具使用的书籍和信息。为了方便进行学习研究，双休日去了商业城，购买了一系列刀刃的锐钝不同、刀把长短不同、刀身的长与短不同以及宽与窄不同和一些有锯齿形刀刃的刀具，并且向刀具老板请教了他们的用刀常识。学生还去了学校食堂请教了那里的厨师，在他们的指导下，得到了许多宝贵的用刀经验。
第二，进行实验。学生设计实验并进行整理如下实验方案。
实验方案如下：
实验一：刀的长短比较
实验材料：刀身长短不同，其他各方面都相同的刀各一把、鸡骨头一块、苹果一个
实验过程：分别用这两把刀切鸡骨头，切的时候要注意感受力对手的影响情况；再分别用这两把刀削苹果皮，削的时候要注意观察两手的距离。
实验结论：用较短得到去切骨头和剥皮效果较好。（原理从力矩出发去解释，力矩知识作了补充讲解）
实验二：刀的宽窄比较
实验材料：刀身宽窄不同，其他各方面都相同的刀各一把、鸡骨头一块、苹果一个
实验过程：先用这两把刀分别切鸡骨头，比较哪把刀较容易切开骨头；再用这两把刀去剥苹果皮，比较哪把刀较快剥完苹果皮。
实验结论：刀身窄，质量就小的刀用来削皮效果比较好。（从牛顿第三定律出发研究）
实验三：刀把长短比较
实验材料：刀把长短不同，其他各方面都相同的刀各一把、鸡骨头一块、花泥一块
实验过程：用这两把刀先分别切骨头，估量一下哪把刀切骨头时用的力大一点；再用这两把刀分别去切花泥，比较哪把刀比较省力切开花泥。
实验结论：刀把长的刀用来切一些硬的东西比较好。（从力矩的知识去分析）
实验四：刀刃锐钝比较
实验材料：刀刃的锐钝不同，其他各方面都相同的刀各一把、鸡骨头一块、花泥一块
实验过程：先用这两把刀分别去切骨头，观察一下刀刃的磨损情况；再轻轻地切一下花泥，观察花泥上的裂缝口的特点。
实验结论：从刀刃锐利的刀最好是用来切又薄又软的东西。（从压强的角度去解释）
实验五：刀刃形状比较
实验材料：一把有锯齿形刀刃的刀、一把没有锯齿形刀刃的刀、一块生牛肉、一块花泥
实验过程：用这两把刀分别去切生牛肉和花泥，观察哪一把较容易切开牛肉，并且观察花泥上的裂缝口的光滑程度。
实验结论：实验告诉我们，带有锯齿形刀刃的刀更容易切开韧性较大的东西。（从合力分力的角度去研究）
第三，得出结论。通过以上五个实验的研究，我们可以知道不同类型的刀具在设计制造中，在形状、结构等方面都具有不同的特点。我们应该在实际生活中利用这些具有不同的特点的刀具去切具有不同特点的物体。
二、课题成果
菜刀在日常生活中、生产中的地位非常重要。所以，我们应该充分了解刀具上的物理知识，并利用物理知识根据不同的需要设计出不同用途的刀具，为生活提供方便，为生产提供效率。其实，在我们的身边和生活里，有很多的现象与物理的联系很大，菜刀只是其中一个典型的例子，其余的我们只不过没有去想，我们的生活时时刻刻也离不开物理知识的，所以说，物理是一门基础学科，一把小小的菜刀就有这么多的物理知识，可见科学就在我们的身边，研究它对我们提高学习的兴趣有很大的帮助，生活中还有很很多多的有趣现象等待我们去研究，去发现。
三、学生撰写研究报告（课后完成）
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血压与健康(第一课时)
时间：2008、3、3
[课题的提出]
体检有一个很重要的项目：量血压。如果我们选择这一课题进行研究，首先必须思考：血压是什么 为什么要选择这一课题
血压是血管内流动的血液对单位面积血管壁的侧压力。通过血压计可以测量出来。它是判断人的心血管系统是否健康的一个重要依据。近年来，我国心血管疾病的发病率和死亡率明显升高，因此，对这个课题的研究，被人们广为关心，具有社会的现实意义。另外，通过这一课题的研究，能够使我们确立关注人民健康和社会福利事业的观点，可以从中学到许多有关血压与健康的较为深入的知识，还能培养我们搜集信息、处理信息和设计实验方案的能力，提高科学评价和参与决策的能力。
[知识准备]查阅资料
作为进行课题研究的第一步，我们必须学习有关的资料，做好知识的准备。通过翻阅初中生理卫生课本以及有关卫生学、营养学、医用物理学等内容的书籍和杂志，掌握以下问题：
(1)血压的原理是什么
(2)血压是怎样测量的
(3)影响血压的因素有哪些
(4)什么是高血压
(5)如何控制高血压的发生 等等。
本课题需要生物、物理、化学和社会学等方面的综合知识。
课后去医院请教医生对于血压的认识加深。
学生关于血压的认识
1．影响液体压强的因素及其公式。（初中学习）
的静止液体压强公式：p=ρgh，ρ为液体密度，g为重力加速度，h为液体的深度。流动的液体的压强情况比较复杂，它与液体的密度、深度、液体与管道之间的摩擦、液体的粘滞阻力有关。
2．血液的成分与血管。（生物学知识）
血液中主要成分是血浆，血细胞(白细胞、红细胞、血小板)。
血管分为动脉、静脉和毛细血管三种。其中动脉血管壁厚、弹性大，随着年龄的变化，其弹性和粗细均会发生变化。
3．血压。（医学与物理相结合）
血压是血管内流动的血液对单位面积血管壁的侧压力。
静脉血压远低于动脉血压，因此，平时我们所指的血压是动脉血压。人体不同部位的血压不同(液体压强与深度有关)，通常测量人体的肱动脉血压；由于人体的左右两边又略有差异，通常是测量人体的右肱动脉血压。血压包括收缩压与舒张压，收缩压是指心室收缩时，动脉内血压升高所达到的最高值；舒张压指心室舒张时，动脉内血压降低所达到的最低值。表示方法：收/舒(千帕)。
4．形成血压的基本条件。
(1)心血管内有血液充盈。
(2)心脏射血。
5．动脉血压的形成。
在心血管系统中，有足够的血液充盈是形成动脉血压的前提，心室收缩射血和外周阻力是形成动脉血压的基本因素。此外，大动脉壁的弹性在动脉血压形成中也起着重要作用，它延缓血压的变化。
6．正常成人的血压。
收缩压：90毫米～140毫米汞柱。
舒张压：60毫米～90毫米汞柱。
血压随年龄的增大而上升，老年人血压比正常人血压偏高。
临界血压：收缩压140毫米～160毫米汞柱或舒张压90毫米～95毫米汞柱。
7．高血压。
高血压：收缩压大于等于160毫米汞柱或舒张压大于等于95毫米汞柱。
8．血压计。
测量血压的仪器，其种类有台式血压计，表式血压计，电子血压计。
全班同学分成两大组，测血压时可以自己参加，或者回家时邀请父母亲参加。
指导教师：高一物理备课组
血压与健康(第二课时)
时间：2008、3、10
本节课主要是对学生的收集的资料进行分析与研究，作为教师我们也收集了一些参考资料。
1．高血压按病因分类：原发性高血压与继发性高血压。
原发性高血压按舒张压水平分三度：
轻 95毫米～104毫米汞柱；
中 105毫米～114毫米汞柱；
高 大于等于l15毫米汞柱。
(原发性高血压的病因和发病机制尚未完全明了，但比较明确的是高血压并非由单一因素引起。约四分之三的患者有遗传因素，另外高盐膳食、高脂饮食等，都是使血压升高的因素。各种因素最终导致勿动脉反复痉挛，出现阵发性血压升高，久而久之，变为持续性升高。)
继发性高血压发病率低，在此不作叙述。
2．影响动脉血压的因素：
(1)每搏输出量。
(2)心率。
(3)外周阻力。
(4)主动脉和大动脉的弹性贮存器作用。
(5)循环血量与血管系统容量的比例。
3．血压的调节：
(1)减压反射：血压↑→刺激压力感受器(颈动脉窦与主动脉弓)→传入神经(窦神经、减压神经)→传入冲动↑→心血管中枢整合作用→传出神经(心迷走神经兴奋，心交感神经抑制，交感缩血管纤维抑制)→心输出量和外周阻力↓→血压↓。
意义：此反射对血压变化及时纠正，对维持正常血压发挥着重要作用。
(2)心肺感受器反射：牵拉化学物质(前列腺素、缓激肽等)→心肺感受器↓→传入神经→神经中枢→传出神经→心率↓→心输出量↓、外周阻力↓→血压↓。
(3)颈动脉体和主动脉体化学感受性反射：
动脉血氧分压↓、动脉血二氧化碳↑、氢离子↑→化学感受器↑→窦神经与主动脉神经→延髓→传出神经→呼吸加深、加快，心率↑→心输出量↑→血压↑。
意义：保证心、脑血管供应量。
4．血压与健康：
近年来，我国心血管疾病的发病率与死亡率明显升高。心血管疾病的重点为动脉、心内膜、心肌的病变。近几年，动脉粥样硬化是危及生命的主要疾病。
动脉粥样硬化发生在大动脉，可以形成动脉瘤，易发生血管破裂致死，很少形成血栓。
动脉粥样硬化发生在中、小动脉可以形成血栓，为常见情况。
动脉粥样硬化发生在心血管，形成血栓导致心肌梗死。
[实践与研究]
在做好一定的知识准备后，开始构思实践与研究的方案。通过小组讨论，确定方案的主要部分：
对一定的群体进行血压调查。
提出导致高血压的假设因素，并进行调查和模拟实验。
在上述基础上提出控制血压的方案。
对上述方案各部分的实施进行逐项研究。
需要器材：电子血压计一只。
1．采集数据。
选取某个群体，测量人体血压，将数据填入自己所设计的表格中。这个群体可以是一个班集体，或者是一个小组，也可以是每一个同学的所有家庭成员。为了使这个群体的选取既有普遍的代表性，又不致工作量太大。可以按学号随机抽取10～20人，然后进行测量。也可以直接引用校医务室最近进行体检的数据；或者将这一测量与社区服务结合，为某一社区的老人测量血压。与此同时，还应调查和记录每个被调查者的一般情况，如性别、年龄、体重、健康状况等。
2．信息处理。
画出立方图，算出血压的平均值，平均误差，找出偏差最大的数据。
3．对偏差较大的个体进行调查。
记录调查结果，集体讨论和提出产生较大偏差的可能原因。
4．以三人为小组设计“引起高血压的因素之一”的研究方案。
研究过程：
(1)假设：××因素导致血压升高。
(2)取样调查或实验调查：注意取样的科学性。
(3)操作：注意小组协作与分工。
(4)记录研究结果。
(5)分析与讨论：分析假设是否成立，如有相关影响，其相关性有多大 如假设没有得到验证，提出合理解释并提出新的假设。
(6)写出报告。
5．尽可能多地写出控制血压的方案。
对于影响血压的因素，在每一个同学认真思考的基础上，通过讨论，归纳出很多因素，然后三人一组，选择其中的一个因素，定出研究的方案。例如：
(1)血管的弹性对血压的影响。
用新旧橡皮管来代替弹性不同的血管(橡皮管两米长，一端封闭，血液流到毛细血管处流速很慢)。用注射器(内部装牛奶，并使其浓度接近于血液的浓度)来代替心脏。在橡皮管的侧壁开口用玻璃管接U形管，利用两边液体的高度差来表示出侧壁受到的液体压强。在注射器上加同样的力，弹性不同，则血管粗细变化不同，侧壁处承受的压强不同。
(2)年龄对血压的影响。
可采用调查的方法来研究。列表给出不同年龄人群的血压值。
(3)饮食结构与食量对血压的影响。
此调查首先得确定人的体形的分类，因为不同体形的人合理的食量是不同的。列出各种食品中的营养成分与含量，以及不同体形、不同饮食习惯的人摄入营养的区别。
(4)家族遗传史对血压的影响。
(5)内分泌系统对血压的影响，由于条件所限，只能作定性分析。
(6)季节对血压的影响。
还有多种可能的因素，这些因素是否成立，可以通过调查来进行验证。
[写研究报告]（略）
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探索弹力和弹簧伸长的关系（第一课时）
时间：2007、12、17
教学目的：通过第一堂课的学习让学生知道什么是研究性学习、要如何进行研究性学习、以及以后如何进行研究性学习的基本做法。第二个目的即实验目的，探索弹力和弹簧伸长的定量关系，并学习所用的科学方法。
教学设想：因为本实验是第一个高中物理中碰到的小型研究性学习，即探索性实验，所以还必须培养学生的分析和解决问题的能力、
团结协作的能力，为以后开展一系列的研究性学习开一个好头。
教学重点难点：如何进行研究性实验，会进行方案设计
课题组成员：全班分成4人一组
指导教师：高一物理备课组
过程：
1、 课题研究意义
学校学习的知识都是经过生产、生活检验证明是有用和正确的东西。但面对知识和信息的大量产生，学习成为一个终身学习的任务。学校除了传授过去 产生的知识外，重要的是教会学生如何学习的方法，培养学生解决未来出现各种问题的能力。
科学家的工作及成绩都是研究的结果，我们模仿科学家的研究过程可以培养自己的学习未知欲，利用每个同学的天然的好奇心和创造力可以发现生位同学的潜质、激发创新意识、提高学习和领悟的效率。
2、 研究的一般步骤
1、 课题设定阶段（可行性分析和课题的确立）
课题可以由老师提出，也可以由学生提出。每学期按照学校“课题研究”活动要求，在学生和教师之间征集研究课题工作。主要以实际生活为背景，联系科学、技术、社会等现实问题，如交通问题、能源问题、环境保护、卫生状况、用电常识，甚至包括日常生活用品使用问题。即根据学生的特长、爱好、兴趣，以现在学科知识为基础，把一些对课本中问题的看法，甚至有一些认为是“异想天开”的想法，只要有可行性研究的可能都可以形成课题。参加初次研究活动的学生会感到选题困难，其实可联系物理必修、选修课的教学实际，关注周边环境就要有许多可选问题。如与体育相关的一些研究，与生活相关的一些课题等，因本节课是第一次上研究性课题，所以我们的题目也就确立下来了，即研究弹力与弹簧伸长的关系。
2、 收集相关资料、制定学习方案阶段
课题研究组成立以后，我们向指导老师汇报我们当初的设想，然后在老师的帮助下，对课题可行性提出分析处理，对我们在操作方法上提出具体的操作指导，并且就如何利用社会资源也给出建议。本探究性实验就是前期的实验设计方案
3、 开展课题研究阶段
在准备工作就绪情况下，我们就必须有针对性地对研究课题进行资料查询，先是明确我们此次实验要求做到什么样的程度，实验中需要哪些器材，还需要完善哪些内容，以及未来的发展趋势等等；查询资料一般先到校图书馆，而后到常州市图书馆或一些科研单位资料室，有条件的还可以上网查阅资料。在这里特别要提出向专家咨询这一途径，这里讲的专家指的是对我们课题研究有系统研究的专业人才，可以是老师、科研工作者，或者就是我们的亲属，借助他们的力量，我们可以迅速找到的需要的东西，有助于我们顺利完成课题研究。在本课题中，我们将在下节课进行设计性实验的验证。
4、 自我评价为核心的研究阶段
将我们的实际调查结果和查阅的各种资料进行分析处理，也就是说，去除掉一些与我们主题无关的将要信息，抓住本次课题研究所需的本质内容，这关系到本次课题研究的成败，一般最常用的方法是实验法、归纳演绎法和综合分析法。在本课题中我们将进行数据分析，并得出正确结论。
5、总结汇报和口头交流阶段
课题设定的理由
简要说明你的课题研究方案
调查研究的结果 (设计易于观察的照片，图片，资料等)
课题中有待解决的问题
参考文献
报告后进行简要的答辩活动
在本实验中让学生进行实验报告的填写。
3、 小结与作业
讲了课题研究的基本方法，并对实验进行研究。让学生进行本实验的预习。
探索弹力和弹簧伸长的关系（第二课时）
时间：2007、12、24
实验目的，探索弹力和弹簧伸长的定量关系，并学习所用的科学方法。
实验原理
这个实验是探索性实验，要求学生根据弹簧的伸长x和弹力F的若干组数据得出F＝kx的关系。在这个实验中要体现以下几个方面的探索性：
(1)实验方案的设计
设计用哪几个物理量进行测量，哪几个物理量之间有关系，比如是弹簧的长度呢还是弹簧的伸长量。
在实验中用什么方法来显示弹簧的弹力，也可让学生自己探索。可用在弹簧秤下挂钩码的方法，根据所挂钩码的质量算出弹簧的弹力。也可以用弹簧秤拉弹簧，从弹簧秤中读出弹簧的弹力；本实验用挂钩码的方法，这种方法优点在于弹力的增加都是原来钩码的整数倍，便于后面的数据处理和分析，而且数值准确。
(2)实验器材的选择
用什么样的弹簧，用什么器材来显示弹簧的弹力，如何准确地测出弹簧的伸长(或总长)。（弹簧的后面放一贴有白纸的木板，在弹簧的下端安一指针作标记。）
(3)实验数据的处理
用列表法和画图法进行数据处理。实验中测量了多组实验数据，对这些数据的处理，若采用计算的方法，不易找出弹力F和弹簧的伸长量间的定量关系，因而选择用图象处理实验数据的方法。
(4)实验结论的获取
在实验前学生并不知道弹力和弹簧的伸长有什么关系，所以通过图象描点后所作的曲线来试探。画出图后即可从图中得出是正比函数。
【实验器材】
弹簧，钩码，刻度尺，铁架台，木板，白纸，图钉等。
【实验内容】
1、步骤
(1)测量弹簧的伸长(或总长)及所受的拉力(或所挂砝码的质量)，要尽可能多测几组数据。
(2)根据所测数据在坐标纸上描点。最好以力为纵坐标，以弹簧的伸长为横坐标。
(3)按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)。所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点大致相同。
(4)以弹簧的伸长为自变量，写出曲线所代表的函数。首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数……
(5)解释函数表达式中常数的物理意义。
2、记录及数据处理
次数 弹簧的伸长量x(×10－2m) 钩码的质量m(g) 弹力F(N)
1
2
3
4
5
6
7
3、结论
______________________________________________________________________。
【注意事项】
(1)本实验要强调实验的探索性，即实验前并不知道弹力和弹簧的伸长有什么关系。
(2)实验中对弹簧施加的弹力不能太大，必须在弹簧的弹性限度以内。
(3)数据处理最好采用国际单位制。
【实验练习】
1．解释函数解析式中常数的物理意义，该常数在国际单位制中的单位是什么？
2．如果以弹簧的总长为自变量写出的函数式会有什么不同？能否得出相同的结论？
F/N
x/×10－2m
O
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水动力火箭(第一课时)
时间：2008、3、24
看了我们自行设计制造的神州7号飞上蓝天，学生对此都很有兴趣，我们可以借此激发学生努力学习，探索科学的精神，进一步培养我们主动思考、积极探索，提高他们动手操作、解决实际问题的能力
1、 实验目的
1、 培养学生抄造思考及解决问题的能力
2、 利用废弃物制造成有用的东西，资源的回收培养环保观念。
3、 从实验中学习科学的精神
4、 进一步加强对反冲运动的理解，提高动手制作能力
5、 学会设计并制作运用反冲运动原理的小制作——水动力火箭
2、 实验原理
反冲现象在生活中常常见到，我们看到的爆竹在内部火药燃烧向下喷出气体时，爆竹就急速上升。爆竹的上升速度由喷出的气体速度与气体与爆竹的质量的大小共同决定。水动力火箭则是让水从火箭里向后喷出推动火箭上升。
3、 实验材料
塑料可了瓶3~4个、X光片、球类用打气镇（或自行车气门芯）、瓶塞（或250ml葡萄糖输液瓶塞）、3号软木塞、自行车气门芯、打气筒、硬纸板片（或塑料片）、胶带纸、发射架。
4、 要求
1、 制作的水火箭能飞起来
2、 怎样使水火箭飞的更好
5、 制作过程
1、
1、 机翼制作。用剪刀将X光片裁成大小相同的直角梯形28块，梯形长12cm，高6cm，斜腰和长底夹角约45度。另裁4个同上规格但高为8cm，短底相连接两面重叠的梯形（用作机翼的表面）。用双面胶将7小块梯形紧密粘成一个厚的梯形，使之平直平坦，然后用一个大的双面梯形将其紧密包住并粘紧。为使机翼的厚面平整，可用剪刀或小刀修平修直，然后将机翼的厚面用绝缘胶封住。最后，将机翼两边长出的部分向外折成90度。这样，按上述方法将其余的X光片做成三个机翼。
2 机身制作。首先选用一个1.25L可乐瓶，称为A瓶。在上下距瓶口和瓶底5CM处切开；再选一相同瓶子，称为B瓶，然后在距瓶口5CM处切开；然后再选用一相同瓶子，称为C瓶；在距瓶底5CM切开；将B、C瓶反转套好，然后在；两瓶接口处套上A瓶
3气塞制作。取一个瓶塞，用开洞工具在胶塞的底部正中处开一个比气门芯套筒稍小一点的平直洞，然后用小刀横切去细端约0.6cm；将气门芯套筒上一个面积较大的“戒指”（五金店有卖），从软胶塞的细端往上把气门芯装好，套上一个同样的“戒指”，拧上螺丝，稍微紧就可以。最后将气塞用磨刀石磨成圆柱体，达到刚好能够完全进入可乐瓶口或稍紧一点，装上气门芯即可使用。
4 炮头制作。取一个3号软胶塞用小刀将其削尖且圆滑。
5 其他。将用软胶塞做成的炮头用502胶水在火箭头瓶口粘好。
按以上方法一个简单的水火箭便制作完成。
水火箭的调试(第二课时)
时间：2008、4、2
1、这个实验的核心内容及目的就是为了增加它的飞行高度，水的多少是飞行高度的关键，这里我们采用了控制变量法。把水的量与飞行高度画出了一张简略的函数图象表。
从图象可以看出水量大约为三分之一时飞行高度最高。那为什么会是这样的图象呢？当没有水时由于空气质量十分微小所以水火箭得到的初速度几乎可以不计，飞行高度几乎为零，当水放满时，由于没有压强，飞行高度也几乎为零，这决定了函数图象在它们两个之间必有一个最高点。
这里的飞行高度的测量也有多种方法。第一种是测出火箭飞行所用的总时间，根据公式可求出飞行高度，但由于空气阻力的存在，所以误差较大；第二种方法是用一根细线固号火箭上，测出火箭上升所用绳的长度就是飞行高度。学生可以根据具体情况选择。
2 气塞使用。气塞的使用原理是通过压缩瓶塞体积膨胀来调节气塞的松紧程度，压缩越厉害体积膨胀越大，气塞越紧，要把气塞冲出来的气压就越大，即火箭获得的动力越大。具体使用方法如下：首先拆下气塞的气门芯，将气塞在原形塞进火箭的瓶口内，然后用套筒（一种专门用来拧螺丝的工具，五金店有卖）拧紧气塞的螺丝，最后安装气门芯即可加气使用。（注：拧紧程度可按需要来调节。）
4 发射稳定调控。需要制作一个发射台，发射台要配有导航轨道，导航轨道不要太长也不要太短，一般长为60cm（可用三个教学用的大三角板和两根扫帚柄拼凑而成，为减少扫帚柄作导航轨道时对水火箭的摩擦，可用透明胶粘贴扫帚柄）。无风天气时，正对目标按最佳发射角度（指发射轨道与地面的夹角）发射。刮风天气时，应视风力和风向适当调偏与发射目标的方向，保持最佳发射角度发射。
5 注意事项。发射时，确保火箭和轨道的平直一致，若偏离1~2度都会影响飞行的平稳性而向一边倾斜飞行。用气筒打气时，要尽可能平稳，打气频率不要太慢应快点。要尽可能将气塞塞紧，可通过拧紧气塞的螺丝来调节，气塞塞得越紧瓶内气压越大而火箭的动力就越大。
在这项研究性活动中，要让学生分工合作，充分发挥了组员们的积极性和团体合作能力。只有这样在收集制作材料、火箭制作、实践改进等活动项目，进行得有条不紊，才能取得了较好的效果，获得一定的成果。这次研究性活动不仅能锻炼学生的动手能力、团队合作精神和自己分析问题解决问题的自主学习能力，而且也能锻炼学生将书本知识运用到实践中的能力，为今后的学习和工作打下了基础树立了信心。在多次对水量的调节的实验过程中，培养学生分析问题、解决问题的能力，以及培养学生克服困难的决心和意志。活动还激起学生对从事祖国的航天航空事业的热情，从而培养他们崇尚科学、热爱科学的精神，激发学生学习的动力。
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