内容正文:
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