蘇教版五年級(jí)下科學(xué)第二單元《仿生》知識(shí)點(diǎn)整理

1、 蘇教版五年級(jí)下冊(cè)科學(xué)知識(shí)點(diǎn)整理第二單元 仿生5.生物的啟示生物在長(zhǎng)期進(jìn)化的過程中，形成了許多有利于生存的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特點(diǎn)，人們從中獲得很多啟示。課本14頁的四種物品的設(shè)計(jì)與動(dòng)植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)有什么相似之處？鐵絲網(wǎng)和植物莖上的刺的尖銳部分都能起到保護(hù)作用；塑料吸盤和八爪魚的吸盤都呈碗狀，具有吸附功能；尼龍搭扣上的彎鉤和蒼耳果實(shí)上的鉤刺都有很強(qiáng)的附著力；降落傘與帶冠毛的蒲公英種子的整體形狀相似。除此之外，還有鋸子與鋸齒草、大跨度建筑屋頂架構(gòu)與王蓮葉、人工冷光與螢火蟲的光、風(fēng)暴預(yù)測(cè)儀與水母耳、電子蛙眼與蛙眼等。公元4世紀(jì)，古希臘數(shù)學(xué)家佩波斯提出猜想：截面呈正六邊形的密鋪(不留空隙，也不相互重疊)的

2、蜂窩巢房，是蜜蜂采用最少量的蜂蠟建成的。這一猜想被稱為“蜂窩猜想”。在同種正多邊形中，能密鋪的只有正三角形、正方形、正六邊形。雖然圓柱體抗壓能力最強(qiáng)，但在平面密鋪的基礎(chǔ)上，圓形最終會(huì)被擠壓成六邊形。所以在正三棱柱、正四棱柱、正六棱柱三種之中，正六棱柱的抗壓能力最強(qiáng)。蜂窩的橫截面呈正六邊形的形狀.不留空隙，也不互相重疊，是密鋪而成。而且蜂窩的巢房是蜜蜂采用最少量的蜂蠟建造而成的。假設(shè)我們想用相同形狀和大小的圖形密鋪一個(gè)平面（使圖形不留空隙、也不互相重疊地鋪滿整個(gè)平面），那么只有3種正多邊形可以做到：正三邊形、正四邊形和正六邊形。（這里指規(guī)則鑲嵌）在鋪滿同等面積的情況下，使用正六邊形所需要的周長(zhǎng)之

3、和最小。這就不難理解蜜蜂為什么會(huì)選擇六邊形了，因?yàn)榉涑彩怯梅湎炞龅?，而蜜蜂產(chǎn)出蜂蠟是消耗能量的，它們當(dāng)然希望省些力氣這點(diǎn)小心思就跟打工人想少搬幾塊磚一樣。假如你是蜜蜂，你會(huì)選擇哪種形狀的蜂巢？為什么？假如我是蜜蜂，我會(huì)選擇建造正六邊形的蜂巢。因?yàn)檎呅蔚姆涑灿腥髢?yōu)點(diǎn)：第一，每個(gè)蜂房都是密鋪的，既不留空隙，也不相互重疊；第二，正六邊形的蜂巢用料最少，可以采用最少量的蜂蠟建成最大的蜂巢；第三，正六邊形的蜂巢抗壓能力最強(qiáng)。雖然圓柱體抗壓能力最強(qiáng)，但在平面密鋪的基礎(chǔ)上，圓形最終會(huì)被擠壓成六邊形。比較正三棱柱、正四棱柱、正六棱柱，正六棱柱的抗壓能力最強(qiáng)。你還發(fā)現(xiàn)哪些物體有蜂巢結(jié)構(gòu)？這種設(shè)計(jì)有什么好處

4、？生活中具有蜂巢結(jié)構(gòu)的物體還有：蜂窩板材、蜂窩填充料、蜂窩底的鍋、移動(dòng)通信基站的蜂窩狀排列，等等。這種設(shè)計(jì)的好處是：六邊形排列沒有縫隙，有效空間最大，所用材料少等。人們?cè)谠齑瑫r(shí)，從魚的身上得到了哪些啟示？它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系是：魚的鰭對(duì)應(yīng)船的槳和櫓，提供前進(jìn)和轉(zhuǎn)彎的動(dòng)力；魚的流線型身體對(duì)應(yīng)潛艇的外形，減少水的阻力，行進(jìn)更快更省力；魚的骨架對(duì)應(yīng)船的龍骨，提供整個(gè)身體的支撐；魚肚子里的鰾對(duì)應(yīng)潛艇的蓄水艙，通過充氣和注水，調(diào)節(jié)上浮和下沉。查資料，了解人類從鳥的身上獲得了哪些發(fā)明創(chuàng)造的啟示。人類從鳥類的身上得到了啟示，發(fā)明了滑翔機(jī)。人類從蝙蝠的身上得到了啟示發(fā)明了雷達(dá)。鳥類可以在空中自由飛行，這對(duì)人類是多么

5、大的吸引和激勵(lì)??！400多年以前，意大利人達(dá)·芬奇根據(jù)對(duì)鳥類的觀察和研究，設(shè)計(jì)了撲翼機(jī)，試圖用腳蹬的動(dòng)來撲動(dòng)飛行。后來，經(jīng)過許多科學(xué)家的試驗(yàn)，終于在1903年發(fā)明了飛機(jī)，實(shí)現(xiàn)了幾千年來人類渴望飛上天空的理想。小小的蜂鳥是鳥中的“直升機(jī)”，制造具有蜂鳥飛行特性的垂直起落飛機(jī)，已經(jīng)成為許多飛機(jī)設(shè)計(jì)師夢(mèng)寐以求的愿望。還有科學(xué)家從鴿子的視覺發(fā)達(dá)得到啟示，發(fā)明了“電子鴿眼”；從貓頭鷹眼睛的特殊構(gòu)造，發(fā)明了“夜視儀”；利用鷹的眼睛發(fā)明了“電子鷹眼”；從啄木鳥覓食中受到啟發(fā)，發(fā)明了“防震頭盔”人類模仿生物的結(jié)構(gòu)和功能，創(chuàng)造出各種人造物。這些做法逐漸發(fā)展為一門從自然中學(xué)習(xí)，進(jìn)而應(yīng)用到工程技術(shù)中的學(xué)科

6、仿生學(xué)。學(xué)生活動(dòng)手冊(cè)研究蜂巢形狀的奧秘。蜂巢截面形狀壁長(zhǎng)/厘米內(nèi)切圓直徑/厘米4個(gè)密鋪后有幾道壁4個(gè)密鋪后壁的總長(zhǎng)度/厘米抗壓能力(書本數(shù))正三角形4.562.64941.044正方形3312363正六邊形1.863.221935.345我的結(jié)論：許多動(dòng)物具有與生俱來的特殊本領(lǐng)，你認(rèn)為可以從它們身上獲得什么啟示？進(jìn)行哪些發(fā)明創(chuàng)造？禿鷲飛得高，能飛上9000米的高空發(fā)明飛機(jī)游泳冠軍旗魚的時(shí)速高達(dá)113千米發(fā)明火箭抹香鯨是潛水冠軍，能潛入海洋2200米深處發(fā)明潛水艇尖尾雨燕是飛行冠軍，時(shí)速可達(dá)350千米發(fā)明飛機(jī)6.蛋殼與薄殼結(jié)構(gòu)觀察并描述雞蛋殼的特點(diǎn)。雞蛋呈橢球形，外表光滑，表面有細(xì)微的氣孔，內(nèi)部

7、有一層薄膜。雞蛋殼的主要成分是碳酸鈣，并不堅(jiān)硬致密。用手能把1枚雞蛋握碎嗎？因?yàn)殡u蛋是橢球形的，用手握雞蛋時(shí)，手部施加的壓力能被蛋殼外凸的曲面分散，所以雞蛋不易握碎。此外，蛋殼內(nèi)附著的一層富有彈性的薄膜所產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力，能拉緊整個(gè)蛋殼，增加了蛋殼的抗壓能力。蛋殼為什么能承受這么大的壓力？薄薄的雞蛋殼之所以能承受很大的壓力，是因?yàn)榈皻で婵梢钥闯捎蔁o數(shù)的拱拼接而成的，能夠把受到的壓力分散到蛋殼的各個(gè)部分。蛋殼曲面可以看成由無數(shù)的拱形拼接而成，而拱能把受到的壓力向下和向外傳遞給相鄰的部分，所以拱形能承受巨大的壓力。外形為弧形的建筑結(jié)構(gòu)被稱為拱。常見的拱形有：拱門、牌坊、城堡、水渠、宮殿等。著名的建筑

8、有法國的凱旋門、中國的趙州橋、古羅馬水渠等。拱橋的承重能力大于平橋。拱能把受到的壓力向下和向外傳遞給相鄰的部分，如果能抵住外推力，拱就能承受巨大的壓力。人們從蛋殼中得到啟示，發(fā)明了薄殼結(jié)構(gòu)。薄殼結(jié)構(gòu)具有優(yōu)越的受力性能，且輕便省料，因此在建筑中被廣泛使用。薄殼結(jié)構(gòu)的建筑有：國家大劇院、悉尼歌劇院薄殼結(jié)構(gòu)的物體有：野營的帳篷、各種各樣的燈泡、工地上的安全帽等。學(xué)生活動(dòng)手冊(cè)科學(xué)閱讀。薄殼結(jié)構(gòu)在自然界中，一些植物的種子外殼、動(dòng)物的蛋殼和各種貝殼，都是天然的薄殼結(jié)構(gòu)。它們用很少的材料獲得無比堅(jiān)硬的外殼，以抵御外界的侵襲。以蛋殼為例，通常情況下，蛋殼厚度只有0.38毫米。這么薄的蛋殼，簡(jiǎn)直不堪一擊。然而，

9、蛋殼的形狀可以增大它的承受力，凸出向外的曲面能把壓力分散。特別是當(dāng)它均勻受力時(shí)，抗壓性就更強(qiáng)了，遠(yuǎn)不是看上去的那么脆弱。人類從蛋殼這樣的天然殼體中受到啟發(fā)，利用混凝土以及其他合金材料的可塑性，將各種形式的薄殼結(jié)構(gòu)運(yùn)用到大跨度的建筑中。這些薄殼結(jié)構(gòu)的建筑能夠達(dá)到力學(xué)設(shè)計(jì)的基本要求用料少，抗壓能力強(qiáng)。尋找生活中的薄殼結(jié)構(gòu)建筑或物品，把它們的照片貼在下面，或把它們的樣子畫在下面。 7.海豚與聲吶人們?cè)谒乩锊迳辖饘侔?，海豚游?dòng)時(shí)絕不會(huì)碰到；即使被蒙上眼睛，照樣暢游無阻，還能準(zhǔn)確捕捉獵物。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明，海豚探路不是依靠視覺。海豚在水里能夠發(fā)出一種人耳聽不見的聲波，聲波遇到物體后會(huì)反射回來，被海豚的耳朵

10、接收，海豚就能確定物體的形狀、大小和位置。海豚采用的這種方法叫回聲定位。根據(jù)回聲定位原理，科學(xué)家發(fā)明了聲吶?，F(xiàn)在，聲吶已被廣泛應(yīng)用于各種艦艇、水下作業(yè)及漁業(yè)勘測(cè)等。潛艇的聲吶系統(tǒng)利用聲波對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、定位、識(shí)別等。B 超診斷儀同樣利用回聲定位原理，將超聲波射入人體，通過分析體內(nèi)組織產(chǎn)生的回聲，探測(cè)人體內(nèi)部是否健康。雷達(dá)則利用類似的原理進(jìn)行工作。雷達(dá)發(fā)出的電磁波遇到目標(biāo)時(shí)會(huì)返回，從而測(cè)定目標(biāo)位置、速度等，為飛機(jī)導(dǎo)航。B 超、雷達(dá)的工作原理和海豚探路有什么相似之處？海豚、聲吶、B 超、蝙蝠都屬于回聲定位的工作原理。某些動(dòng)物能通過口腔或鼻腔把從喉部發(fā)出超聲波，利用反射回的聲波來定向，這種空間定

11、向的方法稱為回聲定位。聲吶是利用水中聲波進(jìn)行探測(cè)、定位和通信的電子設(shè)備。雷達(dá)將電磁波以定向方式發(fā)射至空間，借由接收空間內(nèi)存在物體所反射的電磁波，可以計(jì)算出該物體的方向、高度及速度，并且可以探測(cè)物體的形狀，以地面為目標(biāo)的雷達(dá)可以探測(cè)地面的精確形狀。學(xué)生活動(dòng)手冊(cè)畫出聲吶、B超診斷儀和雷達(dá)的工作原理示意圖。聲吶B超診斷儀B型超聲診斷儀的基本工作原理超聲波是一種超出人耳聽力范圍的聲波，發(fā)射頻率在2萬赫茲以上，通過人體組織后反射回來顯示在熒光屏上，形成很多亮暗不一的光點(diǎn)，構(gòu)成一幅切面圖像來診斷疾病。雷達(dá)科學(xué)閱讀。蝙蝠與回聲定位蝙蝠的視力很弱，但是聽覺很靈敏。實(shí)驗(yàn)證明，蝙蝠主要靠聽覺來發(fā)現(xiàn)昆蟲。蝙蝠在飛行

12、的時(shí)候，喉內(nèi)發(fā)出超聲波。超聲波能夠像波浪一樣向前推進(jìn)，遇到物體就被反射回來，形成根據(jù)物體性質(zhì)不同而產(chǎn)生不同聲音特征的回聲。蝙蝠能夠用耳朵接收這種回聲，并根據(jù)回聲的頻率、音調(diào)、聲音間隔等特征，確定物體的性質(zhì)和位置，判斷探測(cè)目標(biāo)是昆蟲還是障礙物，以及距離它有多遠(yuǎn)。蝙蝠的這種探測(cè)目標(biāo)的方式，叫作回聲定位。蝙蝠利用回聲定位來捕捉昆蟲，其靈活性和準(zhǔn)確性是非常驚人的。有人統(tǒng)計(jì)，蝙蝠在幾秒時(shí)間內(nèi)就能捕捉到一只昆蟲，一分鐘可以捕捉十幾只昆蟲。蝙蝠還能從雜亂無章的充滿噪聲的回聲中檢測(cè)出某一特殊的聲音，然后迅速進(jìn)行分析和辨別，以區(qū)別反射聲波的物體是昆蟲還是石塊，或者更精確地判斷是可食昆蟲還是不可食昆蟲。蝙蝠回聲定

13、位的精確性和抗干擾能力，對(duì)于人們研究提高雷達(dá)的靈敏度和抗干擾能力，有著重要的參考價(jià)值。8.我們來仿生人或動(dòng)物任何一個(gè)動(dòng)作的產(chǎn)生，都不是一塊骨骼肌收縮、舒張完成的，而是多組肌群在神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)解下，骨、關(guān)節(jié)和肌肉的協(xié)調(diào)配合完成的：骨骼肌接受神經(jīng)傳來的刺激，會(huì)收縮，牽引著它所附著的骨，繞著關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生各種動(dòng)作。在手臂模型中，硬紙板代表長(zhǎng)骨；對(duì)折的硬紙板代表前臂的橈骨和尺骨；鉚釘代表關(guān)節(jié)；繩子代表連接上臂與前臂的骨骼肌肉。在“保護(hù)色”游戲中，小動(dòng)物卡片代表生活在樹叢中的小動(dòng)物；以正常速度走過這條小路代表不經(jīng)意的觀察狀態(tài)；重走一遍小路，代表仔細(xì)的觀察狀態(tài)。迷彩服是作訓(xùn)服的一種基本類型。“迷彩”是由

14、綠、黃、茶、黑等顏色組成不規(guī)則圖案的一種新式保護(hù)色。迷彩服的種類和作用。黃綠色的迷彩服是叢林迷彩，用于陸軍夏作訓(xùn)服。荒漠迷彩，用于陸軍冬作訓(xùn)服。藍(lán)色的迷彩服是海洋迷彩，用于海軍陸戰(zhàn)隊(duì)。螞蟻、竹節(jié)蟲等昆蟲都有三對(duì)足，在爬行時(shí)總是以三條足為一組，以三角形支架結(jié)構(gòu)交替前行。它們可以輕松跨過障礙物，也可以隨時(shí)隨地停下來。工程師借鑒昆蟲的三角步態(tài)在穩(wěn)定性、機(jī)動(dòng)性等方面的優(yōu)勢(shì),設(shè)計(jì)并制造了六足仿生機(jī)器人。這種機(jī)器人可以輕松跨越森林、沙地、沼澤等特殊路面,能夠從事工程勘測(cè)、反恐防暴、軍事偵察等難度較大或具有危險(xiǎn)性的工作。錐形瓶和燒瓶?jī)?nèi)大口小，普通刷子無法將其內(nèi)部清洗干凈。河鲀又叫氣鼓魚，它有又叫氣鼓魚，它有個(gè)本領(lǐng)：一遇到驚嚇，身體就會(huì)迅速脹大好幾倍，以嚇退天敵。技術(shù)人員從中受到啟示，發(fā)明了一種像河鲀那樣形狀可變的試管刷子。仔細(xì)觀察周圍的生物，思考它們能給你什么啟示。試著模仿一種生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)或功能，設(shè)計(jì)一種產(chǎn)品。貓的耳朵可以改變朝向，以便接收不同方向傳來的聲音。鴨子劃水十分輕松，模仿鴨蹼發(fā)明腳蹼，可以為人們游泳、潛水提供前進(jìn)動(dòng)力。翠鳥的錐形喙前小后大，在快速入水捕魚時(shí)可減小阻力，錐形列車車頭在列車高速行駛時(shí)可減小空氣阻力。野豬利用泥土細(xì)粒對(duì)氯氣的吸附作用過濾空氣，豬鼻子防毒面具前端進(jìn)氣口填充有類似細(xì)土吸附功能的活性炭。學(xué)生活動(dòng)手冊(cè)仿照示例，觀察身邊的生物