21 仿生建筑模型大比拼（二） 同步练习-2024-2025学年科学六年级下册冀人版

21 仿生建筑模型大比拼（二） 一、填空题 1. 仿生建筑模型大比拼（二）是在初次制作的基础上，重点提升模型的________、________和________性能，并进一步优化________设计。 2. 深化任务要求对模型进行________测试（如承重、抗风）、________测试（如推动恢复平衡）和________测试（如外力干扰下的表现），并记录________数据。 3. 优化设计需针对初次模型的________（如承重不足、抗风弱）进行改进，可引入新的________（如模仿贝壳的多层结构、蜘蛛网的复合力学）。 4. 环保改进包括使用________材料（如回收纸盒、塑料瓶盖）和设计________结构（如可拆卸、模块化）。 5. 评比新增维度包括________（如仿生原理的精准还原）、________（如承重≥5kg、抗风≥中等风力）、________（如改进前后对比数据）和________（如环保材料占比≥30%）。 二、选择题 （ ）1. 仿生建筑模型大比拼（二）的核心目标是： A. 完全模仿生物外观，不考虑功能 B. 仅优化模型的美观性 C. 提升模型的科学性、稳定性和环保性 D. 减少材料使用，降低成本 （ ）2. 下列哪项不属于深化测试的内容？ A. 承重测试（记录最大承重值） B. 抗风测试（模拟不同风力等级） C. 颜色测试（观察外观色彩搭配） D. 稳定性测试（推动后恢复平衡时间） （ ）3. 关于优化设计，下列说法正确的是： A. 只需增加材料用量就能提升承重 B. 无需分析初次模型的缺陷，直接改进 C. 针对弱点改进（如加支撑肋）并引入新仿生元素（如贝壳层状结构） D. 放弃原仿生对象，重新选择生物 （ ）4. 环保改进中，“可拆卸结构”的主要目的是： A. 让模型更美观 B. 便于材料重复利用 C. 增加模型的承重能力 D. 提高抗风性能 （ ）5. 评比新增维度中，“创新优化”的重点是： A. 模型的颜色搭配新颖 B. 针对初次缺陷改进并有数据对比 C. 使用昂贵的新材料 D. 完全模仿自然形态 三、判断题 （ ）1. 仿生建筑模型大比拼（二）不需要考虑初次模型的缺陷，直接重新设计即可。 （ ）2. 承重测试时，只需记录模型是否倒塌，不需要记录最大承重值。 （ ）3. 引入新的仿生元素（如蜘蛛网的复合力学）可以提升模型的科学性和功能性。 （ ）4. 环保改进中，使用回收材料比使用全新材料更符合可持续发展理念。 （ ）5. 评比时，“科学性”比“美观性”更重要，因为仿生建筑的核心是功能与原理。 （ ）6. 稳定性测试中，推动模型后能快速恢复平衡说明模型抗干扰能力强。 （ ）7. 优化设计只需要增加支撑结构，不需要分析生物原型的特性。 （ ）8. 模型制作过程中，环保材料的使用可以减少对环境的影响。 （ ）9. 评比新增维度中的“环保性”要求材料必须100%为回收材料。 （ ）10. 团队合作分工明确（如材料员、测试员）可以提高制作和优化效率。 四、简答题 1. 简述仿生建筑模型大比拼（二）的深化任务有哪些？ 2. 如何通过测试数据（如承重、抗风）来优化模型的设计？ 3. 举例说明一种新的仿生元素（如贝壳层状结构）如何应用于模型改进。 4. 环保改进的具体措施有哪些？并说明其意义。 五、实践探究题 1. 设计一个优化方案（针对初次模型承重不足的问题），说明改进方法和预期效果。 2. 如何通过简单实验对比改进前后模型的性能（如承重能力提升）？ 3. 如果让你为特定环境（如沙漠高温或极地寒冷）设计仿生建筑模型，你会选择哪种生物作为仿生对象？为什么？ 参考答案及解析 一、填空题 1. 科学性；稳定性；环保性；仿生 2. 性能；稳定性；综合；量化（或具体） 3. 弱点；仿生元素 4. 回收/环保；可拆卸/模块化 5. 科学性；性能；创新性；环保性 二、选择题 1. C 2. C 3. C 4. B 5. B 三、判断题 1. × 2. × 3. √ 4. √ 5. √ 6. √ 7. × 8. √ 9. × 10. √ 四、简答题 1. 深化任务： ①性能提升：通过测试和优化，提高模型的承重性、抗风性和稳定性；②科学性优化：更精准地还原仿生对象的结构特征（如蜂巢的六边形密铺、蜘蛛网的复合力学）；③环保改进：使用回收材料（如废旧纸盒）和设计可重复利用的结构（如可拆卸模块）；④设计深化：细化仿生原理的应用（如模仿生物对外界刺激的响应机制），并完善模型细节。 2. 通过测试数据优化设计： 承重测试：记录最大承重值和坍塌位置（如底部支撑不足），针对性增加支撑结构（如加宽底座、添加交叉梁）；抗风测试：根据能承受的风力等级（如中等风力），调整模型重心（如降低高度）或加固迎风面；稳定性测试：若推动后恢复慢或易倾倒，增加底部重量或扩大支撑面积。通过对比改进前后的数据（如承重从3kg→6kg），验证优化效果。 3. 新仿生元素应用举例： 示例1：贝壳层状结构 - 特点：多层碳酸钙薄片叠加，抗压能力强；应用：在模型外墙或关键受力部位添加分层结构（如用硬纸板叠加模拟薄片），提升抗冲击能力。示例2：蜘蛛网复合力学 - 特点：放射性主丝承重+螺旋状辅助丝缓冲；应用：将模型的主要支撑结构设计为“中心放射+外围环状”，主支撑用粗材料（如木棒），外围用弹性材料（如橡皮筋）连接，分散外力。 4. 环保改进措施及意义： 措施：①材料：使用回收纸盒、塑料瓶盖、废旧木材等代替全新材料；②结构：设计可拆卸模块（便于更换损坏部分）或折叠结构（减少运输体积）；③处理：制作过程中减少胶水浪费，分类回收边角料。意义：减少资源消耗，降低环境污染，培养学生的可持续发展意识，符合绿色建筑理念。 五、实践探究题 1. 承重不足优化方案： 问题：初次模型顶部承重＜3kg时坍塌（如底部支撑梁太细）。改进方法：①增加底部支撑肋（用木棒交叉固定成三角形网格）；②加宽底座（扩大受力面积）；③替换为更坚固的材料（如硬纸板代替薄卡纸）。预期效果：承重提升至≥5kg，坍塌位置从底部转移至更高部位（或无明显变形）。 2. 改进前后性能对比实验： 步骤：①测试原模型：记录最大承重值（如2kg）、抗风等级（如低风力即倒塌）、稳定性（推动后倾倒）。②改进模型：按优化方案调整后，重复相同测试（相同砝码重量、相同风力等级、相同推动方式）。③对比数据：计算承重提升比例（如从2kg→5kg，提升150%）、抗风等级变化（如从中等风力稳定）、稳定性恢复时间（如从5秒→1秒）。结论：通过数据验证改进的有效性。 3. 特定环境仿生设计： 示例1：沙漠高温环境 - 仿生对象：骆驼脚掌。理由：骆驼脚掌宽大且肉垫厚实，能分散体重压力、隔热；模型设计：底部加宽并设计多层隔热材料（如泡沫板+空气层），顶部设置通风口（模仿骆驼鼻孔散热）。示例2：极地寒冷环境 - 仿生对象：企鹅群体。理由：企鹅通过紧密排列和多层羽毛保温；模型设计：采用紧凑的模块化结构（模仿企鹅群聚），外墙用多层隔热材料（如泡沫板+锡纸反射层），内部设计空气循环通道（模仿企鹅羽毛间的空气层）。 学科网（北京）股份有限公司 $$