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第二单元《仿生》知识点梳理
2.5生物的启示
1、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。
2、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。
3、正六棱柱的抗压能力最强。
4、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。这一猜想被称为“蜂窝猜想”。
5、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。
6、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，所用材料少等。
7、人们在造船时，从鱼的身上得到的启示：鱼的鳍对应船的桨和橹，提供前进和转弯的动力；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；鱼的骨架对应船的龙骨，提供整个身体的支撑；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。
8、人类模仿生物的结构和功能，创造出各种人造物。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。
【课本问题释疑】
你还知道哪些物品的设计是受到了动植物的启示？
答：锯子的设计受了带细齿的野草的启示，登山鞋的设计受到了壁虎的启示；蝇眼照相机的设计受了苍蝇的启示。
假如你是蜜蜂，你会选择哪种形状建蜂巢？为什么？
答：我会选择建造正六边形的，因为这样可以用最少的建筑材料获得最大的使用空间。
2.6.蛋壳与薄壳结构
1、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。鸡蛋壳的形状是椭圆状，是最佳的受力形状。
2、蛋壳精妙之处：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。
3、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。
4、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、古罗马水渠等。
5、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。
6、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。
薄壳结构的建筑有：国家大剧院、悉尼歌剧院
薄壳结构的物体有：野营的帐篷、各种各样的灯泡、工地上的安全帽等。
2.7.海豚与声呐
1、海豚能在水中畅游无阻与其眼睛无关，它是用嘴巴和耳朵配合起来探路的。
2、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。
3、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。
4、潜艇的声呐系统利用声波对水下目标进行探测、定位、识别等。
5、B 超诊断仪同样利用回声定位原理，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。
6、雷达则利用类似的原理进行工作。雷达发出的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。
7、B 超、雷达的工作原理和海豚探路的相似之处。
海豚、声呐、B 超、蝙蝠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。
【课本问题释疑】
人们在水池里插上金属棒，海豚游动时绝不会碰到；即使被蒙上眼睛，照样畅游无阻，还能准确捕捉猎物。这说明了什么？
答：说明海豚不是利用眼睛来探路的。
2、B 超、雷达的工作原理和海豚探路有什么相似之处？
答：它们都是通过接收被反射回来的声波来进行工作的。
2.8.我们来仿生
1、在手臂模型中，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肉。
2、手臂上的肌肉收缩和舒张带动骨骼、关节运动，从而带动手臂运动。
3、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。迷彩服的种类和作用。
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。
4、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。
5、河鲀又叫气鼓鱼，它有又叫气鼓鱼，它有个本领：一遇到惊吓，身体就会迅速胀大好几倍，以吓退天敌。技术人员从中受到启示，发明了一种像河鲀那样形状可变的试管刷子。
6、生活与仿生
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。
【课本问题释疑】
1、课本上的这三种迷彩服分别在什么环境中不易被发现？
答：第一种在丛林中不易被发现，第二种在荒漠中不易被发现，第三种在雪地中不易被发现
2、 观察锥形瓶与烧瓶，想一想：用普通刷子清洗它们时会有什么不方便？
答：普通刷子不能刷到锥形瓶与烧瓶的每个角落，很难完全清洁它们。
3、仔细观察周围的生物，思考它们能给你什么启示。试着模仿一种生物的形态、结构或功能，设计一种产品。
答：模仿生物：壁虎
根据生物功能：在墙上爬不掉下来
产品：电工爬电线杆穿的鞋子
优点：能让工人轻松爬上电线杆
材料：橡胶、铁丝、钳子、吸盘等

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