内容正文:
第五单元、反思单元
第五单元
大自然里的老师
1苍耳的启示
教材要点
1.瑞士工程师乔治·德·梅斯特拉尔模仿苍耳子发明尼龙搭扣是人类发明史上一个典型
的仿生学案例。研究并模仿各种生物的形态、结构、功能等特征进行设计和发明,是常
见的仿生学思路。
2.仿生学是人们从大自然中获得灵感,通过研究生物体的结构与功能,并根据其中的原
理发明出新的设备、工具和技术的学科。
3.身边的仿生学:
生物原型
鸟
蝴蝶
茅草的叶子
小鸭的脚蹼
设计发明
飞机
迷彩服
锯子
游泳的手蹼膜
2鸟和飞机
等教材要点
1.仿生学不仅以生物的形态、结构和功能等特征为模仿对象,还需要研究它们的原理,从
而为工程技术提供更有价值的设计思想。
2.飞机的发展史:
发展阶段
对应时期/人物
核心内容
成果/意义
有模仿鸟类扑动翅膀来飞行的传说
早期形态
中国汉代
和记载
仅从形态上模仿,没有真
模仿
正成功
达·芬奇
设计“扑翼飞行器”
模仿鸟的翅膀制造了滑翔机;根据
飞行原理
鸟类的尾巴制造出一个水平的和与
破解鸟类飞行奥秘,推动
奥托·李林塔尔
研究
之垂直的尾翼,解决飞机在空中保
人类飞行梦想
持平衡的难题
动力航空
制造人类历史上第一架飞机—
带
拉开了人类动力航空史的
莱特兄弟
突破
有发动机的“飞行者一号”
序幕
3.飞机飞行的原理:飞机的机翼上凸下平的结构在气流中能获得向上的升力。飞机的升
力绝大部分由机翼产生,空气流到机翼前缘,分成上、下两股气流,机翼上表面凸起,空
气流动速度较快,压强小;下表面较平,空气流动速度较慢,压强大。这二者之间的压
力差产生了能使飞机向上的托举力,飞机就飞起来了。
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【御常考实验
机翼的升力
实验目的
研究翅膀(机翼)的形状对飞行的影响,验证机翼在气流中产生升力的原理。
实验材料
电风扇、卡纸、铁丝。
实验假设
飞机的机翼与鸟的翅膀形状相似,这种形状能在气流中产生向上的升力。
1.用卡纸、铁丝制作“上凸下平”的机翼模型。
实验步骤
2.打开电风扇,让气流吹向机翼模型。
3.观察机翼模型在气流中的现象。
实验现象
机翼模型会向上抬起。
机翼“上凸下平”的形状使气流通过上表面时流速快、压强小,通过下表面时流速
实验结论
慢、压强大,从而产生向上的升力。
3
空投包的仿生原型
警教材要点
1.安全着陆的生物原型及原理:
生物原型
原理
猫
厚厚的肉垫能增加缓冲效果,减少着陆时的震动
鼯鼠
宽大的翅膀(翼膜)增大空气阻力,减缓降落的速度
翅果(带翼的植物种子)
轻薄的“翅状结构”增加空气阻力,让种子缓慢、平稳地下落
椰子
坚硬的外壳保护内部结构,抵御碰撞损伤
2.在日常生活中禁止高空抛物,做有关实验时也应注意安全。
3.设计空投包需要考虑的因素:首先要明确项目需求,明确需要空投的物资;其次要明确
空投物资的质量;然后要根据空投物资的质量等,考虑空投包的质量、大小以及防震措
施;此外,还需要考虑测试的方式等。
4防震原理研究
教材要点
不同仿生模型的优缺点:
生物原型
优点
缺点
蒲公英
降落速度慢
难以控制落地位置
猫爪肉垫
落地位置容易确定,缓冲效果好
降落速度难以控制
椰子
外壳坚硬
包装厚重,不容易被拆解
翅果
降落速度慢
翅膀大,难制作,稳定性较难控制
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9常考实验
实验1:
验证蒲公英模型的防震效果
实验目的
模仿蒲公英的结构制作降落伞模型,验证其防震效果。
实验材料
塑料纸、棉绳、一次性杯子、橡皮泥。
1.在两个一次性杯子中的同一位置放上完全相同的橡皮泥,制作两个“模拟空投包”。
实验步骤
2.用塑料纸和棉绳做成一个降落伞,绑住其中一个空投包,使其开口向上。
3.从同一高度向同一地方同时投放这两个空投包。
1.下落过程中:带降落伞的空投包下降速度较慢,未出现快速坠落或剧烈翻转的情况;
而无降落伞的空投包则下降速度较快,过程中有晃动。
实验现象
2.落地后观察:带降落伞的杯子外观无明显变形,橡皮泥完好;无降落伞的杯子外观有
变形,橡皮泥移位。
实验结论
蒲公英具有增大空气阻力,减慢下落速度的防震效果。
实验2:
验证猫爪肉垫模型的防震效果
实验目的
模仿猫爪肉垫的结构制作气球缓冲器,验证其防震效果。
实验材料
气球、胶带、一次性杯子、橡皮泥。
1.在两个一次性杯子中的同一位置放上完全相同的橡皮泥,制作两个“模拟空投包”。
实验步骤
2.将气球吹成几个一样大小的小球,用胶带贴在其中一个空投包底部及四周。
3.从同一高度向同一地方同时投放这两个空投包。
1.下落过程中:有防震措施的空投包下落时,气球先接触地面并受到挤压;另一个则直
接接触地面。
实验现象
2.落地后观察:带气球缓冲的杯子无变形,橡皮泥位置固定、完好无损;另一个杯子有
挤压痕迹,橡皮泥移位。
实验结论
猫爪肉垫具有缓冲减震的防震效果。
实验3:
验证椰子模型的防震效果
实验目的
模仿椰子的结构制作椰子保护缓冲器,验证其防震效果。
实验材料
皱纹纸、瓦楞纸、胶带、一次性杯子、橡皮泥。
1.在两个一次性杯子中的同一位置放上完全相同的橡皮泥,制作两个“模拟空投包”。
实验步骤
2.在其中一个“模拟空投包”外先包裹一层瓦楞纸,再包裹一层皱纹纸。
3.从同一高度向同一地方同时投放这两个空投包。
落地后观察:皱纹纸外壳轻微变形,瓦楞纸缓冲层被压缩,但杯子无变形、橡皮泥完好;
实验现象
另一个杯子有挤压痕迹,橡皮泥移位。
实验结论
椰子的坚硬外壳具有保护内部、抵御冲击的防震效果。
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5我们的空投包
紧教材要点
在户外对空投包进行实验时的注意事项:①实验时应采取足够的安全保护措施;②实
验时应注意安全,防止意外冲撞;③实验时不可相互打闹;④不可在没有防护栏杆或者防
护栏杆不够牢固的地方进行实验。
常考实验
设计并测试空投包
实验目的
设计能安全空投物资的空投包,验证其防护、降速等功能。
实验材料
塑料袋、尼龙线、硬纸板、海绵、胶带、开箱器等。
边长10厘米的正方体(硬纸板为外壳,海绵为里层,内设防水层)
实验设计
+降落伞(由尼龙线和塑料袋构成)
用
设计图
1.按设计图制作空投包。
实验步骤
2.装入物资后,从高处抛下。
3.记录空投包着陆情况、拆解时间及物资完好性,评估空投包功能。
实验现象
空投后物资保持完好。
实验结论
结合仿生结构并进行分层防护的空投包,能实现物资的安全空投。
反思单元
仰望星空的人
教材要点
1.我们可以通过观察、实验、调查及案例分析等多种途径来获取真实的信息,只有真实而
有关联的信息才能成为科学假说的有效证据。
2.地心说的发展:很长时间里人们认为地球是宇宙的中心,而日月星辰围绕着地球运动。
天文学家托勒密又将地心说的模型进一步发展完善。
3.日心说的发展:古希腊科学家阿里斯塔克认为太阳是宇宙的中心;到16世纪,哥白尼提
出以太阳为中心来解释天文现象;此后,伽利略借助望远镜观测到木星和地球一样也有
着自己的卫星,而金星和月球一样也有着圆缺变化,为行星围绕太阳运行的观点提供了
证据;而贝塞尔通过观测恒星位置的变化,进一步为日心说的确立提供了有力证据。
4.从科学家们提出日心说或地心说的故事中,我们得到的启示:①科学学说的成立需要
事实证据的支持;②先进的观测工具为获取新证据提供重要帮助;③能够准确地进行预
测是科学的重要标准之一;④科学学说会随着新证据的出现而发展、修正,甚至被推
翻、被取代。
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