資源簡介

(共50張PPT)
蘇教版小學科學五年級下冊第二單元 仿生
第二單元 仿生 復習課
5.生物的啟示
仿生物品與動植物之間的關聯
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，設計了一些很實用的物品。
四種物品的設計與動植物的形態結構有什么相似之處？
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。
探究蜂巢房的結構優勢
觀察蜂巢結構
正六邊形
蜂窩猜想：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。
探究蜂巢房的結構優勢
實驗：研究蜂巢形狀的奧秘
問題1：假設蜜蜂用正五邊形建蜂巢，結果會怎樣？
分析：用正五邊形建蜂巢，因為不能密鋪，浪費空間和蜂蠟。
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。
探究蜂巢房的結構優勢
假如我用3種面積相等的圖形建蜂巢，每種圖形的內切圓直徑，以及蜂巢壁總長度如下圖所示，嘗試進行排序，并說說你發現了什么？
正三角形密鋪 正四邊形密鋪 正六邊形密鋪
內切圓直徑 2.64 3 3.22
4個密鋪后壁的總長度 4.56×（3×4-3）=41.04 3×（4×4-4）=36 1.86×（6×4-5）=35.34
問題2：假設蜜蜂用下面三種面積相等的圖形建蜂巢，計算每種圖形的內切圓直徑，以及蜂巢壁的總長度，并進行排序。
實驗結論：
①正三角形的內切圓直徑＜正方形的內切圓直徑＜正六邊形的內切圓直徑。正六邊形內切圓的直徑最大，蜂巢的容積最大，有效空間最大。
②正三角形的蜂巢壁總長度＞正方形的蜂巢壁總長度＞正六邊形的蜂巢壁總長度。
正六邊形蜂巢壁總長度最小，耗費蜂蠟最少。
探究蜂巢房的結構優勢
問題3：用A4紙折成正三棱柱、正四棱柱、正六棱柱，比較下抗壓能力的差別。
實驗結論：正六棱柱的抗壓能力最強。
蜜蜂用正六邊形建蜂巢的優點：
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。有效空間最大，且容器抗壓能力強。因此蜜蜂是自然界中高明的“建筑工程師”。
[圖片]
探究蜂巢房的結構優勢
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，抗壓能力強等。
建筑物的天花板
球門掛網
移動通信基站的蜂窩狀排列
包裝紙箱
蜂窩板材
蜂窩底的鍋
對比魚和船相似性
你會從魚身上的哪些結構特點，把它運用到船上來呢？
人們造船時從魚身上得到的啟示：
（1）魚的鰭對應船的槳和櫓，提供前進和轉彎的動力；
（2）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；
（3）魚的骨架對應船的龍骨，提供整個身體的支撐；
（4）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。
人類模仿生物的結構和功能，創造各種人造物。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。
拓展思考
人類從鳥的身上獲得了哪些發明創造的啟示
小小的蜂鳥是鳥中的“直升機”，制造具有蜂鳥飛行特性的垂直起落飛機，已經成為許多飛機設計師夢寐以求的愿望。
有科學家從鴿子的視覺發達得到啟示，發明了“電子鴿眼”；
從貓頭鷹眼睛的特殊構造，發明了“夜視儀”；
利用鷹的眼睛發明了“電子鷹眼”；
從啄木鳥覓食中受到啟發，發明了“防震頭盔”。
許多動物具有與生俱來的特殊本領，你認為可以從它們身上獲得什么啟示？進行哪些發明創造？
禿鷲飛得高，能飛上9000米的高空 發明飛機
游泳冠軍旗魚的時速高達113千米 發明火箭
抹香鯨是潛水冠軍，能潛入海洋2200米深處 發明潛水艇
尖尾雨燕是飛行冠軍，時速可達350千米 發明飛機
拓展思考
蘇教版小學科學五年級下冊 第二單元 仿生
6.蛋殼與薄殼結構
觀察并描述蛋殼的特點
破碎的雞蛋
完整的雞蛋
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。
探究蛋殼結構的精妙
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。
探究蛋殼結構的精妙
注意事項：鉛筆要從同一高度下落，下落的高度和落點要把握好，鉛筆的高度要一致。
探究蛋殼結構的精妙
將4枚雞蛋分別用2個塑料瓶蓋固定，在上面放一塊平板，再在平板上放重物。
了解拱形結構
這條線是拱形，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。
了解拱形結構
趙州橋
頤和園十七拱橋
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。
無 梁 殿
了解拱形結構
測試結果是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。
生活中的薄殼結構
悉尼歌劇院
國家大劇院
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。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。
除了建筑，你還見過哪些薄殼建筑的物品？
生活中的薄殼結構
電 燈 泡
一、填空題
1.雞蛋殼屬于_____結構，具有_____、_______的特點。
二、簡答題
1.生活中你還見過哪些拱形結構？
拱形
課堂練習
堅固
能承重
趙州橋、無梁殿
蘇教版小學科學五年級下冊第二單元 仿生
7.海豚與聲吶
有人曾做過這樣的實驗，在水池里插上36根金屬棒，每排6根，然后把海豚放進去。只見海豚在棒中間游來游去，而絕不會碰到金屬棒。即使把它的眼睛蒙上，它也照樣暢游無阻。如果偷偷地在水池里放進一條小魚，它就會立刻游過去進行捕捉。
認識海豚的回聲定位
資料一
這說明：海豚探路不是依靠視覺。
認識海豚的回聲定位
實驗步驟：
1.用水波模擬超聲波。
2.將實驗盤裝水，保持水面平靜。
3.將水滴到實驗盤中，觀察水面的變化情況。
4.在水中分別放入物體（ ， ），再滴水，觀察水波遇到物體時的情況。
5.畫出示意圖，交流發現。
模擬超聲波活動
方形木塊
滴管
杯子
認識海豚的回聲定位
回聲定位：
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。
海豚探路的啟示
潛水艇的聲吶系統利用聲波對水下目標進行探測、識別等。
海豚利用超聲波確定物體的大小、形狀和位置。
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。
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。
B超診斷儀
海豚探路的啟示
雷達發出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。
雷達
聲吶、B超的工作原理和海豚探路有什么相似之處？
海豚、聲吶、B 超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。
海豚探路的啟示
聲吶、B超的工作原理和海豚探路有什么相似之處？
海豚、聲吶、B 超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。
海豚探路的啟示
聲吶、B超的工作原理和海豚探路有什么相似之處？
海豚、聲吶、B 超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。
海豚探路的啟示
▲做一只手臂模型，研究手臂是怎樣工作的。
1.剪兩塊硬紙板，其中一塊是另一塊的兩倍寬。將寬紙板沿長邊對折，將窄紙板的一端剪圓。
2.將剪圓的紙板夾在對折的紙板的一側，用鉚釘連接，再把“手”固定在對折紙板的另一側。
3.用膠帶紙將兩根一樣長的繩子的兩端分別固定在兩塊硬紙板上。
4.拉動繩子，帶動整個“手臂”運動。
制作模型
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。
一、填空題
1.海豚在水里發出_____ ，遇到物體后反射回來，被海豚的耳朵接受，海豚就能確定物體的_____、 _____ 、 _____ ，這種方法叫做__________ 。
2. B超診斷儀利用__________原理，而雷達利用_________進行定位。
超聲波
課堂練習
大小
形狀
位置
回聲定位
回聲定位
電磁波
蘇教版小學科學五年級下冊第二單元 仿生
8.我們來仿生
制作模型
連接骨骼的肌肉稱為骨骼肌，骨骼肌的兩端分別連接兩塊骨骼，它們成對存在。骨與骨之間連接的地方稱為關節。
肱（gong）骨
關節
尺骨、
橈(rao)骨
肱（gong）骨
關節
制作模型
屈臂時：
伸臂時：
人或動物任何一個動作的產生，都不是一塊骨骼肌收縮、舒張完成的，而是多組肌群在神經系統的調解下，骨、關節和肌肉的協調配合完成的：骨骼肌接受神經傳來的刺激，會收縮，牽引著它所附著的骨，繞著關節運動，從而產生各種動作。
▲做一只手臂模型，研究手臂是怎樣工作的。
1.剪兩塊硬紙板，其中一塊是另一塊的兩倍寬。將寬紙板沿長邊對折，將窄紙板的一端剪圓。
2.將剪圓的紙板夾在對折的紙板的一側，用鉚釘連接，再把“手”固定在對折紙板的另一側。
3.用膠帶紙將兩根一樣長的繩子的兩端分別固定在兩塊硬紙板上。
4.拉動繩子，帶動整個“手臂”運動。
制作模型
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。
▲做一只手臂模型，研究手臂是怎樣工作的。
1.剪兩塊硬紙板，其中一塊是另一塊的兩倍寬。將寬紙板沿長邊對折，將窄紙板的一端剪圓。
2.將剪圓的紙板夾在對折的紙板的一側，用鉚釘連接，再把“手”固定在對折紙板的另一側。
3.用膠帶紙將兩根一樣長的繩子的兩端分別固定在兩塊硬紙板上。
4.拉動繩子，帶動整個“手臂”運動。
制作模型
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。
　　實驗現象：當我們拉動繩子，可以帶動整個“手臂”運動。前臂可以繞著鉚釘(“關節”)處上下運動?！肮趋馈北旧聿荒苓\動，但是“骨骼”的位置變化可以產生運動，“骨骼”運動要靠“肌肉”的牽引，“關節”的轉動。
　　實驗結論：人上臂的運動是以骨為杠桿，關節為支點，骨骼肌的收縮為動力形成的。
制作模型
游戲體驗，初歷仿生
許多動物為了保護自己，不被敵人發現，并方便捕食，形成了與周圍環境十分相似的體色，這種體色就叫保護色。
游戲體驗，初歷仿生
軍人經常在野外作戰，很多時候需要更好地隱蔽自己，人們根據動物的保護色，發明了迷彩服。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。
叢林迷彩
海洋迷彩
荒漠迷彩
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。
實例分析，鞏固仿生
竹節蟲
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。
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。
學生活動手冊
蘇教版小學科學五年級下冊 第二單元 仿生
6.蛋殼與薄殼結構
聲吶、B超的工作原理和海豚探路有什么相似之處？
海豚、聲吶、B 超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。
海豚探路的啟示
▲做一只手臂模型，研究手臂是怎樣工作的。
1.剪兩塊硬紙板，其中一塊是另一塊的兩倍寬。將寬紙板沿長邊對折，將窄紙板的一端剪圓。
2.將剪圓的紙板夾在對折的紙板的一側，用鉚釘連接，再把“手”固定在對折紙板的另一側。
3.用膠帶紙將兩根一樣長的繩子的兩端分別固定在兩塊硬紙板上。
4.拉動繩子，帶動整個“手臂”運動。
制作模型
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。
制作模型
屈臂時：
伸臂時：
人或動物任何一個動作的產生，都不是一塊骨骼肌收縮、舒張完成的，而是多組肌群在神經系統的調解下，骨、關節和肌肉的協調配合完成的：骨骼肌接受神經傳來的刺激，會收縮，牽引著它所附著的骨，繞著關節運動，從而產生各種動作。
▲做一只手臂模型，研究手臂是怎樣工作的。
1.剪兩塊硬紙板，其中一塊是另一塊的兩倍寬。將寬紙板沿長邊對折，將窄紙板的一端剪圓。
2.將剪圓的紙板夾在對折的紙板的一側，用鉚釘連接，再把“手”固定在對折紙板的另一側。
3.用膠帶紙將兩根一樣長的繩子的兩端分別固定在兩塊硬紙板上。
4.拉動繩子，帶動整個“手臂”運動。
制作模型
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。
▲做一只手臂模型，研究手臂是怎樣工作的。
1.剪兩塊硬紙板，其中一塊是另一塊的兩倍寬。將寬紙板沿長邊對折，將窄紙板的一端剪圓。
2.將剪圓的紙板夾在對折的紙板的一側，用鉚釘連接，再把“手”固定在對折紙板的另一側。
3.用膠帶紙將兩根一樣長的繩子的兩端分別固定在兩塊硬紙板上。
4.拉動繩子，帶動整個“手臂”運動。
制作模型
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。

展開更多......

收起↑