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(共50张PPT)
苏教版小学科学五年级下册第二单元 仿生
第二单元 仿生 复习课
5.生物的启示
仿生物品与动植物之间的关联
生物在长期进化的过程中，形成了许多有利于生存的形态结构和生理特点，人们从中获得很多启示，设计了一些很实用的物品。
四种物品的设计与动植物的形态结构有什么相似之处？
铁丝网和植物茎上的刺的尖锐部分都能起到保护作用；
塑料吸盘和八爪鱼的吸盘都呈碗状，具有吸附功能；
尼龙搭扣上的弯钩和苍耳果实上的钩刺都有很强的附着力；
降落伞与带冠毛的蒲公英种子的整体形状相似。
除此之外，还有锯子与锯齿草、大跨度建筑屋顶架构与王莲叶、人工冷光与萤火虫的光、风暴预测仪与水母耳、电子蛙眼与蛙眼等。
探究蜂巢房的结构优势
观察蜂巢结构
正六边形
蜂窝猜想：公元4世纪，古希腊数学家佩波斯提出猜想：截面呈正六边形的密铺（不留空隙，也不相互重叠）的蜂窝巢房，是蜜蜂采用最少量的蜂蜡建成的。
探究蜂巢房的结构优势
实验：研究蜂巢形状的奥秘
问题1：假设蜜蜂用正五边形建蜂巢，结果会怎样？
分析：用正五边形建蜂巢，因为不能密铺，浪费空间和蜂蜡。
在同种正多边形中，能密铺的只有正三角形、正方形、正六边形。
探究蜂巢房的结构优势
假如我用3种面积相等的图形建蜂巢，每种图形的内切圆直径，以及蜂巢壁总长度如下图所示，尝试进行排序，并说说你发现了什么？
正三角形密铺 正四边形密铺 正六边形密铺
内切圆直径 2.64 3 3.22
4个密铺后壁的总长度 4.56×（3×4-3）=41.04 3×（4×4-4）=36 1.86×（6×4-5）=35.34
问题2：假设蜜蜂用下面三种面积相等的图形建蜂巢，计算每种图形的内切圆直径，以及蜂巢壁的总长度，并进行排序。
实验结论：
①正三角形的内切圆直径＜正方形的内切圆直径＜正六边形的内切圆直径。正六边形内切圆的直径最大，蜂巢的容积最大，有效空间最大。
②正三角形的蜂巢壁总长度＞正方形的蜂巢壁总长度＞正六边形的蜂巢壁总长度。
正六边形蜂巢壁总长度最小，耗费蜂蜡最少。
探究蜂巢房的结构优势
问题3：用A4纸折成正三棱柱、正四棱柱、正六棱柱，比较下抗压能力的差别。
实验结论：正六棱柱的抗压能力最强。
蜜蜂用正六边形建蜂巢的优点：
蜂窝的横截面呈正六边形的形状，不留空隙，也不互相重叠，是密铺而成。而且蜂窝的巢房是蜜蜂采用最少量的蜂蜡建造而成的。有效空间最大，且容器抗压能力强。因此蜜蜂是自然界中高明的“建筑工程师”。
[图片]
探究蜂巢房的结构优势
生活中具有蜂巢结构的物体还有：蜂窝板材、蜂窝填充料、蜂窝底的锅、移动通信基站的蜂窝状排列，等等。
这种设计的好处是：六边形排列没有缝隙，有效空间最大，所用材料少，抗压能力强等。
建筑物的天花板
球门挂网
移动通信基站的蜂窝状排列
包装纸箱
蜂窝板材
蜂窝底的锅
对比鱼和船相似性
你会从鱼身上的哪些结构特点，把它运用到船上来呢？
人们造船时从鱼身上得到的启示：
（1）鱼的鳍对应船的桨和橹，提供前进和转弯的动力；
（2）鱼的流线型身体对应潜艇的外形，减少水的阻力，行进更快更省力；
（3）鱼的骨架对应船的龙骨，提供整个身体的支撑；
（4）鱼肚子里的鳔对应潜艇的蓄水舱，通过充气和注水，调节上浮和下沉。
人类模仿生物的结构和功能，创造各种人造物。这些做法逐渐发展为一门从自然中学习，进而应用到工程技术中的学科——仿生学。
拓展思考
人类从鸟的身上获得了哪些发明创造的启示
小小的蜂鸟是鸟中的“直升机”，制造具有蜂鸟飞行特性的垂直起落飞机，已经成为许多飞机设计师梦寐以求的愿望。
有科学家从鸽子的视觉发达得到启示，发明了“电子鸽眼”；
从猫头鹰眼睛的特殊构造，发明了“夜视仪”；
利用鹰的眼睛发明了“电子鹰眼”；
从啄木鸟觅食中受到启发，发明了“防震头盔”。
许多动物具有与生俱来的特殊本领，你认为可以从它们身上获得什么启示？进行哪些发明创造？
秃鹫飞得高，能飞上9000米的高空 发明飞机
游泳冠军旗鱼的时速高达113千米 发明火箭
抹香鲸是潜水冠军，能潜入海洋2200米深处 发明潜水艇
尖尾雨燕是飞行冠军，时速可达350千米 发明飞机
拓展思考
苏教版小学科学五年级下册 第二单元 仿生
6.蛋壳与薄壳结构
观察并描述蛋壳的特点
破碎的鸡蛋
完整的鸡蛋
特点：鸡蛋呈椭球形、外表光滑、表面有细微的气孔，内部有一层薄膜。鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙，并不坚硬致密。
探究蛋壳结构的精妙
因为鸡蛋是椭球形的，用手握鸡蛋时，手部施加的压力能被蛋壳外凸的曲面分散，所以鸡蛋不易握碎。此外，蛋壳内附着的一层富有弹性的薄膜所产生的预应力，能拉紧整个蛋壳，增加了蛋壳的抗压能力。
探究蛋壳结构的精妙
注意事项：铅笔要从同一高度下落，下落的高度和落点要把握好，铅笔的高度要一致。
探究蛋壳结构的精妙
将4枚鸡蛋分别用2个塑料瓶盖固定，在上面放一块平板，再在平板上放重物。
了解拱形结构
这条线是拱形，薄薄的鸡蛋壳之所以能承受很大的压力，是因为蛋壳曲面可以看成由无数的拱拼接而成的，能够把受到的压力分散到蛋壳的各个部分。
了解拱形结构
赵州桥
颐和园十七拱桥
外形为弧形的建筑结构被称为拱。
常见的拱形有：拱门、牌坊、城堡、水渠、宫殿等。著名的建筑有法国的凯旋门、中国的赵州桥、古罗马水渠。
无 梁 殿
了解拱形结构
测试结果是拱桥的承重能力大于平桥。
拱能把受到的压力向下和向外传递给相邻的部分，如果能抵住外推力，拱就能承受巨大的压力。
生活中的薄壳结构
悉尼歌剧院
国家大剧院
薄薄的鸡蛋壳之所以能承受很大的压力，是因为蛋壳曲面可以看成由无数的拱拼接而成的，能够把受到的压力分散到蛋壳的各个部分。人们从蛋壳中得到启示，发明了薄壳结构。薄壳结构具有优越的受力性能，且轻便省料，因此在建筑中被广泛使用。
除了建筑，你还见过哪些薄壳建筑的物品？
生活中的薄壳结构
电 灯 泡
一、填空题
1.鸡蛋壳属于_____结构，具有_____、_______的特点。
二、简答题
1.生活中你还见过哪些拱形结构？
拱形
课堂练习
坚固
能承重
赵州桥、无梁殿
苏教版小学科学五年级下册第二单元 仿生
7.海豚与声呐
有人曾做过这样的实验，在水池里插上36根金属棒，每排6根，然后把海豚放进去。只见海豚在棒中间游来游去，而绝不会碰到金属棒。即使把它的眼睛蒙上，它也照样畅游无阻。如果偷偷地在水池里放进一条小鱼，它就会立刻游过去进行捕捉。
认识海豚的回声定位
资料一
这说明：海豚探路不是依靠视觉。
认识海豚的回声定位
实验步骤：
1.用水波模拟超声波。
2.将实验盘装水，保持水面平静。
3.将水滴到实验盘中，观察水面的变化情况。
4.在水中分别放入物体（ ， ），再滴水，观察水波遇到物体时的情况。
5.画出示意图，交流发现。
模拟超声波活动
方形木块
滴管
杯子
认识海豚的回声定位
回声定位：
海豚在水里能够发出一种人耳听不见的声波，声波遇到物体后会反射回来，被海豚的耳朵接收，海豚就能确定物体的形状、大小和位置。海豚采用的这种方法叫回声定位。
海豚探路的启示
潜水艇的声呐系统利用声波对水下目标进行探测、识别等。
海豚利用超声波确定物体的大小、形状和位置。
根据回声定位原理，科学家发明了声呐。现在，声呐已被广泛应用于各种舰艇、水下作业及渔业勘测等。
利用回声定位原理，将超声波射入人体，通过分析体内组织产生的回声，探测人体内部是否健康。
B超诊断仪
海豚探路的启示
雷达发出电磁波遇到目标时会返回，从而测定目标位置、速度等，为飞机导航。
雷达
声呐、B超的工作原理和海豚探路有什么相似之处？
海豚、声呐、B 超都属于回声定位的工作原理。
某些动物能通过口腔或鼻腔把从喉部发出超声波，利用反射回的声波来定向，这种空间定向的方法称为回声定位。
声呐是利用水中声波进行探测、定位和通信的电子设备。
雷达将电磁波以定向方式发射至空间，借由接收空间内存在物体所反射的电磁波，可以计算出该物体的方向、高度及速度，并且可以探测物体的形状，以地面为目标的雷达可以探测地面的精确形状。
海豚探路的启示
声呐、B超的工作原理和海豚探路有什么相似之处？
海豚、声呐、B 超都属于回声定位的工作原理。
某些动物能通过口腔或鼻腔把从喉部发出超声波，利用反射回的声波来定向，这种空间定向的方法称为回声定位。
声呐是利用水中声波进行探测、定位和通信的电子设备。
雷达将电磁波以定向方式发射至空间，借由接收空间内存在物体所反射的电磁波，可以计算出该物体的方向、高度及速度，并且可以探测物体的形状，以地面为目标的雷达可以探测地面的精确形状。
海豚探路的启示
声呐、B超的工作原理和海豚探路有什么相似之处？
海豚、声呐、B 超都属于回声定位的工作原理。
某些动物能通过口腔或鼻腔把从喉部发出超声波，利用反射回的声波来定向，这种空间定向的方法称为回声定位。
声呐是利用水中声波进行探测、定位和通信的电子设备。
雷达将电磁波以定向方式发射至空间，借由接收空间内存在物体所反射的电磁波，可以计算出该物体的方向、高度及速度，并且可以探测物体的形状，以地面为目标的雷达可以探测地面的精确形状。
海豚探路的启示
▲做一只手臂模型，研究手臂是怎样工作的。
1.剪两块硬纸板，其中一块是另一块的两倍宽。将宽纸板沿长边对折，将窄纸板的一端剪圆。
2.将剪圆的纸板夹在对折的纸板的一侧，用铆钉连接，再把“手”固定在对折纸板的另一侧。
3.用胶带纸将两根一样长的绳子的两端分别固定在两块硬纸板上。
4.拉动绳子，带动整个“手臂”运动。
制作模型
硬纸板代表长骨;对折的硬纸板代表前臂的桡骨和尺骨;铆钉代表关节;绳子代表连接上臂与前臂的骨骼肌。
一、填空题
1.海豚在水里发出_____ ，遇到物体后反射回来，被海豚的耳朵接受，海豚就能确定物体的_____、 _____ 、 _____ ，这种方法叫做__________ 。
2. B超诊断仪利用__________原理，而雷达利用_________进行定位。
超声波
课堂练习
大小
形状
位置
回声定位
回声定位
电磁波
苏教版小学科学五年级下册第二单元 仿生
8.我们来仿生
制作模型
连接骨骼的肌肉称为骨骼肌，骨骼肌的两端分别连接两块骨骼，它们成对存在。骨与骨之间连接的地方称为关节。
肱（gong）骨
关节
尺骨、
桡(rao)骨
肱（gong）骨
关节
制作模型
屈臂时：
伸臂时：
人或动物任何一个动作的产生，都不是一块骨骼肌收缩、舒张完成的，而是多组肌群在神经系统的调解下，骨、关节和肌肉的协调配合完成的：骨骼肌接受神经传来的刺激，会收缩，牵引着它所附着的骨，绕着关节运动，从而产生各种动作。
▲做一只手臂模型，研究手臂是怎样工作的。
1.剪两块硬纸板，其中一块是另一块的两倍宽。将宽纸板沿长边对折，将窄纸板的一端剪圆。
2.将剪圆的纸板夹在对折的纸板的一侧，用铆钉连接，再把“手”固定在对折纸板的另一侧。
3.用胶带纸将两根一样长的绳子的两端分别固定在两块硬纸板上。
4.拉动绳子，带动整个“手臂”运动。
制作模型
硬纸板代表长骨;对折的硬纸板代表前臂的桡骨和尺骨;铆钉代表关节;绳子代表连接上臂与前臂的骨骼肌。
▲做一只手臂模型，研究手臂是怎样工作的。
1.剪两块硬纸板，其中一块是另一块的两倍宽。将宽纸板沿长边对折，将窄纸板的一端剪圆。
2.将剪圆的纸板夹在对折的纸板的一侧，用铆钉连接，再把“手”固定在对折纸板的另一侧。
3.用胶带纸将两根一样长的绳子的两端分别固定在两块硬纸板上。
4.拉动绳子，带动整个“手臂”运动。
制作模型
硬纸板代表长骨;对折的硬纸板代表前臂的桡骨和尺骨;铆钉代表关节;绳子代表连接上臂与前臂的骨骼肌。
　　实验现象：当我们拉动绳子，可以带动整个“手臂”运动。前臂可以绕着铆钉(“关节”)处上下运动。“骨骼”本身不能运动，但是“骨骼”的位置变化可以产生运动，“骨骼”运动要靠“肌肉”的牵引，“关节”的转动。
　　实验结论：人上臂的运动是以骨为杠杆，关节为支点，骨骼肌的收缩为动力形成的。
制作模型
游戏体验，初历仿生
许多动物为了保护自己，不被敌人发现，并方便捕食，形成了与周围环境十分相似的体色，这种体色就叫保护色。
游戏体验，初历仿生
军人经常在野外作战，很多时候需要更好地隐蔽自己，人们根据动物的保护色，发明了迷彩服。迷彩服是作训服的一种基本类型。“迷彩”是由绿、黄、茶、黑等颜色组成不规则图案的一种新式保护色。
丛林迷彩
海洋迷彩
荒漠迷彩
黄绿色的迷彩服是丛林迷彩，用于陆军夏作训服。
荒漠迷彩，用于陆军冬作训服。
蓝色的迷彩服是海洋迷彩，用于海军陆战队。
实例分析，巩固仿生
竹节虫
蚂蚁、竹节虫等昆虫都有三对足，在爬行时总是以三条足为一组，以三角形支架结构交替前行。它们可以轻松跨过障碍物，也可以随时随地停下来。
工程师借鉴昆虫的三角步态在稳定性、机动性等方面的优势,设计并制造了六足仿生机器人。这种机器人可以轻松跨越森林、沙地、沼泽等特殊路面,能够从事工程勘测、反恐防暴、军事侦察等难度较大或具有危险性的工作。
序号 身边的生物 仿生的物品 原理分析
1 鸭子的蹼有助于它划水 模仿鸭蹼的形态和功能设计脚蹼 鸭子划水十分轻松，模仿鸭蹼发明脚蹼，可以为人们游泳、潜水提供前进动力。
2 翠鸟的嘴呈锥形 高速列车的车头设计成锥形 翠鸟的锥形喙前小后大，在快速入水捕鱼时可减小阻力，锥形列车车头在列车高速行驶时可减小空气阻力。
3 野猪鼻子中塞满细泥土，过滤掉氯气 前端装有活性炭的猪鼻子防毒面具 野猪利用泥土细粒对氯气的吸附作用，过滤空气，猪鼻子防毒面具前端进气口填充有类似细土吸附功能的活性炭。
学生活动手册
苏教版小学科学五年级下册 第二单元 仿生
6.蛋壳与薄壳结构
声呐、B超的工作原理和海豚探路有什么相似之处？
海豚、声呐、B 超都属于回声定位的工作原理。
某些动物能通过口腔或鼻腔把从喉部发出超声波，利用反射回的声波来定向，这种空间定向的方法称为回声定位。
声呐是利用水中声波进行探测、定位和通信的电子设备。
雷达将电磁波以定向方式发射至空间，借由接收空间内存在物体所反射的电磁波，可以计算出该物体的方向、高度及速度，并且可以探测物体的形状，以地面为目标的雷达可以探测地面的精确形状。
海豚探路的启示
▲做一只手臂模型，研究手臂是怎样工作的。
1.剪两块硬纸板，其中一块是另一块的两倍宽。将宽纸板沿长边对折，将窄纸板的一端剪圆。
2.将剪圆的纸板夹在对折的纸板的一侧，用铆钉连接，再把“手”固定在对折纸板的另一侧。
3.用胶带纸将两根一样长的绳子的两端分别固定在两块硬纸板上。
4.拉动绳子，带动整个“手臂”运动。
制作模型
硬纸板代表长骨;对折的硬纸板代表前臂的桡骨和尺骨;铆钉代表关节;绳子代表连接上臂与前臂的骨骼肌。
制作模型
屈臂时：
伸臂时：
人或动物任何一个动作的产生，都不是一块骨骼肌收缩、舒张完成的，而是多组肌群在神经系统的调解下，骨、关节和肌肉的协调配合完成的：骨骼肌接受神经传来的刺激，会收缩，牵引着它所附着的骨，绕着关节运动，从而产生各种动作。
▲做一只手臂模型，研究手臂是怎样工作的。
1.剪两块硬纸板，其中一块是另一块的两倍宽。将宽纸板沿长边对折，将窄纸板的一端剪圆。
2.将剪圆的纸板夹在对折的纸板的一侧，用铆钉连接，再把“手”固定在对折纸板的另一侧。
3.用胶带纸将两根一样长的绳子的两端分别固定在两块硬纸板上。
4.拉动绳子，带动整个“手臂”运动。
制作模型
硬纸板代表长骨;对折的硬纸板代表前臂的桡骨和尺骨;铆钉代表关节;绳子代表连接上臂与前臂的骨骼肌。
▲做一只手臂模型，研究手臂是怎样工作的。
1.剪两块硬纸板，其中一块是另一块的两倍宽。将宽纸板沿长边对折，将窄纸板的一端剪圆。
2.将剪圆的纸板夹在对折的纸板的一侧，用铆钉连接，再把“手”固定在对折纸板的另一侧。
3.用胶带纸将两根一样长的绳子的两端分别固定在两块硬纸板上。
4.拉动绳子，带动整个“手臂”运动。
制作模型
硬纸板代表长骨;对折的硬纸板代表前臂的桡骨和尺骨;铆钉代表关节;绳子代表连接上臂与前臂的骨骼肌。

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