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第二單元《仿生》知識點梳理
2.5生物的啟示
1、生物在長期進化的過程中，形成了許多有利于生存的形態結構和生理特點，人們從中獲得很多啟示。
2、鐵絲網和植物莖上的刺的尖銳部分都能起到保護作用；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上的鉤刺都有很強的附著力；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與王蓮葉、人工冷光與螢火蟲的光、風暴預測儀與水母耳、電子蛙眼與蛙眼等。
3、正六棱柱的抗壓能力最強。
4、公元 4 世紀，古希臘數學家佩波斯提出猜想：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”。
5、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。
6、生活中具有蜂巢結構的物體還有：蜂窩板材、蜂窩填充料、蜂窩底的鍋、移動通信基站的蜂窩狀排列，等等。這種設計的好處是：六邊形排列沒有縫隙，有效空間最大，所用材料少等。
7、人們在造船時，從魚的身上得到的啟示：魚的鰭對應船的槳和櫓，提供前進和轉彎的動力；魚的流線型身體對應潛艇的外形，減少水的阻力，行進更快更省力；魚的骨架對應船的龍骨，提供整個身體的支撐；魚肚子里的鰾對應潛艇的蓄水艙，通過充氣和注水，調節上浮和下沉。
8、人類模仿生物的結構和功能，創造出各種人造物。這些做法逐漸發展為一門從自然中學習，進而應用到工程技術中的學科——仿生學。
【課本問題釋疑】
你還知道哪些物品的設計是受到了動植物的啟示？
答：鋸子的設計受了帶細齒的野草的啟示，登山鞋的設計受到了壁虎的啟示；蠅眼照相機的設計受了蒼蠅的啟示。
假如你是蜜蜂，你會選擇哪種形狀建蜂巢？為什么？
答：我會選擇建造正六邊形的，因為這樣可以用最少的建筑材料獲得最大的使用空間。
2.6.蛋殼與薄殼結構
1、雞蛋特點：雞蛋呈橢球形，外表光滑，表面有細微的氣孔，內部有一層薄膜。雞蛋殼的主要成分是碳酸鈣，并不堅硬致密。雞蛋殼的形狀是橢圓狀，是最佳的受力形狀。
2、蛋殼精妙之處：因為雞蛋是橢球形的，用手握雞蛋時，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，蛋殼內附著的一層富有彈性的薄膜所產生的預應力，能拉緊整個蛋殼，增加了蛋殼的抗壓能力。
3、薄薄的雞蛋殼之所以能承受很大的壓力，是因為蛋殼曲面可以看成由無數的拱拼接而成的，能夠把受到的壓力分散到蛋殼的各個部分。
4、外形為弧形的建筑結構被稱為拱。常見的拱形有：拱門、牌坊、城堡、水渠、宮殿等。著名的建筑有法國的凱旋門、中國的趙州橋、古羅馬水渠等。
5、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。
6、人們從蛋殼中得到啟示，發明了薄殼結構。薄殼結構具有優越的受力性能，且輕便省料，因此在建筑中被廣泛使用。
薄殼結構的建筑有：國家大劇院、悉尼歌劇院
薄殼結構的物體有：野營的帳篷、各種各樣的燈泡、工地上的安全帽等。
2.7.海豚與聲吶
1、海豚能在水中暢游無阻與其眼睛無關，它是用嘴巴和耳朵配合起來探路的。
2、海豚在水里能夠發出一種人耳聽不見的聲波，聲波遇到物體后會反射回來，被海豚的耳朵接收，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。
3、根據回聲定位原理，科學家發明了聲吶?，F在，聲吶已被廣泛應用于各種艦艇、水下作業及漁業勘測等。
4、潛艇的聲吶系統利用聲波對水下目標進行探測、定位、識別等。
5、B 超診斷儀同樣利用回聲定位原理，將超聲波射入人體，通過分析體內組織產生的回聲，探測人體內部是否健康。
6、雷達則利用類似的原理進行工作。雷達發出的電磁波遇到目標時會返回，從而測定目標位置、速度等，為飛機導航。
7、B 超、雷達的工作原理和海豚探路的相似之處。
海豚、聲吶、B 超、蝙蝠都屬于回聲定位的工作原理。某些動物能通過口腔或鼻腔把從喉部發出超聲波，利用反射回的聲波來定向，這種空間定向的方法稱為回聲定位。聲吶是利用水中聲波進行探測、定位和通信的電子設備。雷達將電磁波以定向方式發射至空間，借由接收空間內存在物體所反射的電磁波，可以計算出該物體的方向、高度及速度，并且可以探測物體的形狀，以地面為目標的雷達可以探測地面的精確形狀。
【課本問題釋疑】
人們在水池里插上金屬棒，海豚游動時絕不會碰到；即使被蒙上眼睛，照樣暢游無阻，還能準確捕捉獵物。這說明了什么？
答：說明海豚不是利用眼睛來探路的。
2、B 超、雷達的工作原理和海豚探路有什么相似之處？
答：它們都是通過接收被反射回來的聲波來進行工作的。
2.8.我們來仿生
1、在手臂模型中，硬紙板代表長骨；對折的硬紙板代表前臂的橈骨和尺骨；鉚釘代表關節；繩子代表連接上臂與前臂的骨骼肌肉。
2、手臂上的肌肉收縮和舒張帶動骨骼、關節運動，從而帶動手臂運動。
3、迷彩服是作訓服的一種基本類型?！懊圆省笔怯删G、黃、茶、黑等顏色組成不規則圖案的一種新式保護色。迷彩服的種類和作用。
黃綠色的迷彩服是叢林迷彩，用于陸軍夏作訓服。
荒漠迷彩，用于陸軍冬作訓服。
藍色的迷彩服是海洋迷彩，用于海軍陸戰隊。
4、螞蟻、竹節蟲等昆蟲都有三對足，在爬行時總是以三條足為一組，以三角形支架結構交替前行。它們可以輕松跨過障礙物，也可以隨時隨地停下來。工程師借鑒昆蟲的三角步態在穩定性、機動性等方面的優勢,設計并制造了六足仿生機器人。這種機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、反恐防暴、軍事偵察等難度較大或具有危險性的工作。
5、河鲀又叫氣鼓魚，它有又叫氣鼓魚，它有個本領：一遇到驚嚇，身體就會迅速脹大好幾倍，以嚇退天敵。技術人員從中受到啟示，發明了一種像河鲀那樣形狀可變的試管刷子。
6、生活與仿生
序號 身邊的生物 仿生的物品 原理分析
1 鴨子的蹼有助于它劃水 模仿鴨蹼的形態和功能設計腳蹼 鴨子劃水十分輕松，模仿鴨蹼發明腳蹼，可以為人們游泳、潛水提供前進動力。
2 翠鳥的嘴呈錐形 高速列車的車頭設計成錐形 翠鳥的錐形喙前小后大，在快速入水捕魚時可減小阻力，錐形列車車頭在列車高速行駛時可減小空氣阻力。
3 野豬鼻子中塞滿細泥土，過濾掉氯氣 前端裝有活性炭的豬鼻子防毒面具 野豬利用泥土細粒對氯氣的吸附作用，過濾空氣，豬鼻子防毒面具前端進氣口填充有類似細土吸附功能的活性炭。
【課本問題釋疑】
1、課本上的這三種迷彩服分別在什么環境中不易被發現？
答：第一種在叢林中不易被發現，第二種在荒漠中不易被發現，第三種在雪地中不易被發現
2、 觀察錐形瓶與燒瓶，想一想：用普通刷子清洗它們時會有什么不方便？
答：普通刷子不能刷到錐形瓶與燒瓶的每個角落，很難完全清潔它們。
3、仔細觀察周圍的生物，思考它們能給你什么啟示。試著模仿一種生物的形態、結構或功能，設計一種產品。
答：模仿生物：壁虎
根據生物功能：在墻上爬不掉下來
產品：電工爬電線桿穿的鞋子
優點：能讓工人輕松爬上電線桿
材料：橡膠、鐵絲、鉗子、吸盤等

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