【五下科学】新苏教版五年级科学下册第二单元《仿生》知识点梳理、教材问题解答

第5课  生物的启示

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。

2、 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。

3、 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。

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。

2、外形为弧形的建筑结构被称为拱。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。

薄薄的鸡蛋壳之所以能承受很大的压力，是因为蛋壳曲面可以看成由无数的拱拼接而成的，能够把受到的压力分散到蛋壳的各个部分。人们从蛋壳中得到启示，发明了薄壳结构。薄壳结构具有优越的受力性能，且轻便省料，因此在建筑中被广泛使用，如国家大剧院悉尼歌剧院等。

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。

1、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、海豚在水里能够发出一种人耳听不见的声波，声波遇到物体后会反射回来，被海豚的耳朵接收，海豚就能确定物体的形状、大小和位置。海豚采用的这种方法叫回声定位。

2、根据回声定位原理，科学家发明了声呐。现在，声呐已被广泛应用于各种舰艇、水下作业及渔业勘测等。

3、潜艇的声呐系统利用声波对水下目标进行探测、定位、识别等。

4、B超诊断仪同样利用回声定位原理，将超声波射入人体，通过分析体内组织产生的回声，探测人体内部是否健康。

5、雷达则利用类似的原理进行工作。雷达发出的电磁波遇到目标时会返回，从而测定目标位置、速度等，为飞机导航。

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、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。

3、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。

4、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。

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）

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。

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。

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。

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？

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