仿生（知识点总结+教材中习题解答）2024 学年科学五升六暑假衔接课

这是一份仿生（知识点总结+教材中习题解答）2024 学年科学五升六暑假衔接课，共10页。试卷主要包含了知识点梳理，教材中问题解答，实验探究等内容，欢迎下载使用。

一、知识点梳理：
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，设计了一些很实用的物品。
塑料吸盘的设计受到了章鱼身上的吸盘的启发。
衣服、鞋子等魔术贴的设计受到了苍耳的启发。
降落伞的设计受到了蒲公英的启发。
2.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。
3.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。
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在面积相等的条件下，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。内切圆的直径越大，蜂巢的容积越大。②在面积相等的条件下，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。蜂巢壁总长度越小，耗费蜂蜡越少。
问题3：将A4纸折成正三棱柱、正四棱柱、正六棱柱，比较哪种形状抗压能力最强。
实验结论：正六棱柱的抗压能力最强。
4.蜜蜂用正六边形建蜂巢的优点：耗最少的蜂蜡、修建容积最大的容器，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”。
5.人们从蜂巢的结构中受到启发，建立了形似蜂窝的移动通信网络。这种蜂窝式移动通信网络覆盖同样范围的区域时所建的信号塔个数最少，有效地减少了建设投资。
6.人们造船时从鱼身上得到的启示
（1）人们模仿鱼类的形体造船，以木质骨架模仿鱼骨，以桨模仿腹鳍，以舵模仿尾鳍。
（2）人们根据鱼利用鱼鳔上浮、下沉制造了潜水艇。
7.人类通过模仿鸟的形状及羽毛，制造了飞机。
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。
二、教材中问题解答：
1、下面物品的设计与动植物的形态结构有什么相似之处？（P14）
答：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。
2、你还知道哪些物品的设计是受了动植物的启示？（P14）
答：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、假设蜜蜂用正五边形建蜂巢，结果会怎样？（P15）
答：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。
4、假如你是蜜蜂，你会选择哪种形状建蜂巢？为什么？（P15）
答：假如我是蜜蜂，我会你会选择正六边形形状建蜂巢。因为用正六边形建蜂巢的优点是耗最少的蜂蜡、修建容积最大的容器，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”。
5、你还发现哪些物体有蜂巢结构？这种设计有什么好处？（P15）
答：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。
6、人们在造船时，从鱼的身上得到了哪些启示？找找它们的对应关系。（P16）
答：它们的对应关系是：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。
7、查资料，了解人类从鸟的身上获得了哪些发明创造的启示。（P16）
答：鸟对人类发明创造的贡献众所周知。鸟类还有一种特殊的作用，这就是它启发了人类的智慧，为人类探求理想，改善生存条件和质量，提供了原理和蓝图。（1）、鸟类有高超的飞行本领，现代的飞机的发明就是受到鸟飞行的启发。（2）、鸽子在仿生学方面也有很大的贡献。它的腿上有一个小巧而灵敏的感受地震的特殊结构，人们根据它的原理仿制出一种新的地震仪，使地震预报更加准确。（3）、地球上海水占总水量的97％。而海水的人工淡化器目前设备庞大、结构复杂、耗能量高。但海鸥、信天翁这些海鸟却可以通过眼睛附近一条盐腺把喝下去的海水中的盐分排出，一旦完成这个功能的模拟，人类利用海洋的前景将会更加广阔。（4）、人类受到燕子的启发，发明了燕尾服。（5）、受到孔雀的启发，发明了孔雀舞。（6）、受到仙鹤的启发，发明了武术中的鹤拳、鹰拳。（7）、鸟羽毛防水渗透的原理和功能启示，人类发明了防雨材料，如：防雨绸、防雨布、防雨漆等。
第6课 蛋壳与薄壳结构
一、知识点梳理：
1.鸡蛋壳的特点：很薄、很轻，表面呈球形。
实验：研究蛋壳结构的精妙之处
问题1：用手能把1枚鸡蛋握碎吗？
结果：用手不能把1枚鸡蛋握碎。
问题2：哪种情况的蛋壳不容易被戳破？
结果：凸形的蛋壳不容易被戳破，凹形的蛋壳很容易被戳破。
问题3: 4枚鸡蛋能支撑多重的物体？
操作：将4枚鸡蛋上下分别用2个塑料瓶盖固定，在上面放一块平板，再在平板上放重物。
结果：4枚鸡蛋能支撑的物体比我们猜测的要多。
2.鸡蛋表面的曲面结构能够很好地分散所承受的压力，因此鸡蛋壳虽然很薄，但它承受外界冲击的能力较强。生活中一些物品的设计也运用了蛋壳结构，特点是用料少、自重轻、坚固耐用。（国家大剧院运用了蛋壳结构，安全帽运用了蛋壳结构）
3.拱形结构和蛋壳结构很相似，拱形结构的承重能力强，很多建筑物上都运用了拱形结构。（桥梁运用了拱形结构）
4.无梁殿没有木梁、木柱，全殿用砖石砌成大大小小的拱券结构。
二、教材中问题解答：
1、观察并描述鸡蛋壳的特点。
答：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。
2、蛋壳这么薄，禁得住这样的挤压吗？答：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。
2、在蛋壳上画一条线，这条线是什么形状的？答：这条线是拱形，蛋壳曲面可以看成由无数的拱形拼接而成。
3、外形为弧形的建筑结构被称为拱。你见过哪些拱形建筑或建筑上的拱结构？答：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。
除了建筑，你还见过哪些薄壳结构的物品？答：野营的帐篷、各种各样的灯泡、工地上的安全帽等。
三、实验探究：实验一：研究蛋壳结构的精妙之处问题1：用手能把1枚鸡蛋握碎吗？结果：用手不能把1枚鸡蛋握碎。
问题2：哪种情况的蛋壳不容易被戳破？
结果：凸形的蛋壳不容易被戳破，凹形的蛋壳很容易被戳破。问题3:4枚鸡蛋能支撑多重的物体？操作：将4枚鸡蛋上下分别用2个塑料瓶盖固定，在上面放一块平板，再在平板上放重物。结果：4枚鸡蛋能支撑的物体比我们猜测的要多。
第7课 海豚与声呐
一、知识点梳理：
1.蝙蝠在漆黑的夜晚能够避开各种障碍物，自如地飞行和捕食。为了探索其中的奥秘，科学家做了如下实验。
（1）实验方法及过程
（2）由以上实验可以看出，蝙蝠在夜晚飞行靠的不是眼睛，而是嘴巴和耳朵。
2.蝙蝠一边飞行一边用嘴巴发出一种人耳听不见的声音——超声波，超声波 遇到障碍物或小虫后返回，被蝙蝠的耳朵接收，这样的探路方式叫回声定位。
3.雷达是模仿蝙蝠探路的原理工作的。雷达通过天线发出无线电波，无线电波遇到障碍物后就会反射回来，显示在荧光屏上，这样就可以测定目标的方向、距离、大小等。无线电波不受天气等条件的影响，所以雷达广泛应用于军事、地形测绘、气象观测、航行保障等领域。
4.潜水艇的声呐系统利用超声波进行海底探测定位、导航行等。
5.B超诊断仪通过发射超声波，探测人体内部是否健康。
二、教材中问题解答：
1、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？（P20）
答：科学家的实验是让海豚在插满金属棒的水池中游动。左图表明，海豚能够在插满金属棒的水池中自如游动；右图表明，海豚即使被蒙上眼睛，仍然能够在水池中自如游动。这个实验说明，海豚探路不是依靠视觉。
2、B超、雷达的工作原理和海豚探路有什么相似之处？（P21）
答：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。
第8课 我们来仿生
一、知识点梳理：
1.手臂的工作原理：肌肉（牵拉骨骼）→骨骼（绕着关节转动）→关节
2.人体手臂的仿生应用
液压动力部分相当于肌肉
吊臂相当于手臂的骨骼
连接部分相当于关节
3.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。
4.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。
5.科学家发现，像蚂蚁、竹节虫这些昆虫有三对足，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，因此，可以从事工程勘测、反恐防暴、军事侦察等人类难以完成的或危险性较大的工作。
6.河鲀又叫气鼓鱼，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，发明了一种形状类似于河纯的试管刷子，用来清理锥形瓶和烧瓶。
7.仿生的基本思路
（1）明确需要：在生产或生活中，为了完成某种工作，需要具有相应功能的工具或设备。
（2）寻求启示：通过观察或在无意中发现，某种生物的构造或功能与我们所需要的工具或设备很相
似，在这种生物的启示下提出设想。
（3）设计制作：根据设想试制出样品。
（4）实验定型：经过反复实验、修改，完成设计。
二、教材中问题解答：
1、这三种迷彩服分别在什么环境中不易被发现？（P23）
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？（P24）
答：锥形瓶和烧瓶内大口小，普通刷子无法将其内部清洗干净。
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。
三、实验探究：实验一：模仿手臂的结构和功能
1、研究手臂的结构和工作原理
①做手臂伸直和弯曲的动作，观察肌肉、骨骼和关节是怎样配合工作的。
②观察假肢手臂的结构。2、做一只手臂模型，研究手臂是怎样工作的
实验步骤：①剪两块硬纸板，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把剪圆的纸板夹在对折纸板的一侧，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。
实验二：做“保护色”游戏。
1.给蚂蚱、蝴蝶、菜青虫、青蛙等小动物卡片涂上颜色，剪下来。
2.选一条树丛边的小路，分组将小动物卡片沿途放在其中。
3.以正常速度走过这条小路，比一比哪个小组做的卡片被发现得最少。4.重走一遍这条小路，你能发现更多的小动物卡片吗？次数
方法
结果
结论
第一次
把蝙蝠的眼睛蒙住
铃铛一个也没有响
蝙蝠夜间飞行与眼睛无关
第二次
把蝙蝠的耳朵塞住
铃铛响个不停
蝙蝠夜间飞行与耳朵有关
第三次
把蝙蝠的嘴巴捂住
铃铛响个不停
蝙蝠夜间飞行与嘴巴有关
丛林迷彩，用于陆军夏作训服。
荒漠迷彩，用于陆军冬作训服。
海洋迷彩，用于海军陆战队。
身边的生物
仿生的物品
原理分析
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。
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小空气阻力。
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。
蜻蜓翅端前缘有一块色深加厚的部分，即翅痣。
人们仿照翅痣，在直升机机翼上设计了加厚部分
翅痣是保护薄而韧的蜻蜓翅膀快速振动却不折损的关键。人们仿照翅痣，在机翼上设计了加厚部分，于是战胜了颤振，保证了直升机的安全。