人类模仿生物功能来发明创造的科学.ppt
仿生学-人类通过从动物身上得到的启发发明了很多东西
仿生学-人类通过从动物身上得到的启发发明了很多东西动物和人有着千丝万缕的联系，“仿生学”就是人类从动物身上获取灵感进行创造发明的一门先进科学。
人类通过从动物身上得到的启发发明了很多东西。
小巧的蜂鸟不仅能垂直起落，而且在吮吸花蜜时能取直立姿势，悬在空中进退自如；野鸭能悠然自得地飞行在9500米的半高空；鸽子能够感受地震；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；鹰在高空具有超强的视力……那么，人类能从鸟类身上模仿出这些功能吗？从始祖鸟的出现到现在，在这亿万年的漫长进化过程中，鸟类形成了许多卓有成效的导航、识别、计算、能量转换等系统，其灵敏性、高效性、准确性、抗干旱性都另人惊叹不已。
人们研究这些结构和功能原理并加以模拟，用来改善现有的或创造新的机械、仪器、工艺，这就是仿生学研究的一项重要内容。
仿生学是1960年正式诞生的一门综合的边缘科学。
目前，仿生学的研究，着重了下列几个方面。
感觉器官的访生。
根据生物的感觉器官，来研制能够接受、记录和测定信号的装置。
特别是各种有关视觉、听觉、嗅觉、触觉以及包括冷热、酸痛、振动和平衡等等感觉方面的新颖传感器。
生物的各种感觉器官，经过千万年的锤练，无论在选择性、适应性、灵活性、灵敏度、抗干扰性、微型化等方面，和我们目前各种自动装置中的传感器相比较，都优越得多。
自组织系统和神经元的访生。
主要是为了研制新颖的自动控制系统。
生物控制器官的研究，重点是大脑系统，揭开它的秘密，对创造人工的信息发射、按收、传送、加工和贮藏等装置，是非常有益的。
生物运动器官的仿生。
例如肌肉是一个高效率的发动机，它把化学能变换为机械能，其效率在80%左右，而近代汽轮发电机系统的效率—殿只在40%左右。
据报道，一种用聚丙烯酸制成的“人造肌肉”已经问世，它的应用远景是广阔的，如用于宇航来控制宙飞船；通过人造肌肉，也可以利用河水与海水之间存在着的天然的化学能差，来获得大量的廉价的机械能。
仿生学
仿生学的研究范围主要包括：力学仿生、分子仿生、能量仿生、信 息与控制仿生等。 力学仿生 是研究并模仿生物体大体结构与精细结构的静力学性质，以及生物 体各组成部分在体内相对运动和生物体在环境中运动的动力学性质。 例如，建筑上模仿贝壳修造的大跨度薄壳建筑，模仿股骨结构建造 的立柱，既消除应力特别集中的区域，又可用最少的建材承受最大 的载荷。军事上模仿海豚皮肤的沟槽结构，把人工海豚皮包敷在船 舰外壳上，可减少航行揣流，提高航速； 分子仿生 是研究与模拟生物体中酶的催化作用、生物膜的选择性、通透性、 生物大分子或其类似物的分析和合成等。例如，在搞清森林害虫舞 毒蛾性引诱激素的化学结构后，合成了一种类似有机化合物，在田 间捕虫笼中用千万分之一微克，便可诱杀雄虫； 能量仿生 是研究与模仿生物电器官生物发光、肌肉直接把化学能转换成机械 能等生物体中的能量转换过程。
在自然界中，水母，早在5亿多年 前，它们就已经在海水里生活了。 “但是，水母跟顺风耳又有什么 关系呢？”人们肯定会问这样一 个问题。因为，水母在风暴来临 之前，就会成群结队地游向大海， 就预示风暴即将来临。但是，这 又与“顺风耳”有什么关系呢？ 原来，在蓝色的海洋上，由空气 和波浪摩擦而产生的次声波（频 率为8～13赫兹），是风暴来临之 前的预告。这种次声波，人耳是 听不到的，而对水母来说却是易 如反掌。科学家经过研究发现， 水母的耳朵里长着一个细柄，柄 上有个小球，球内有块小小的听 石。科学家仿照水母耳朵的结构 和功能，设计了水母耳风暴预测 仪，相当精确地模拟了水母感受 次声波的器官。
生活中的仿生学
白蚁不仅使用胶粘剂建筑它们的土堆，还可以通过头部的小管向敌人喷射胶粘 剂。于是人们按照同样的原理制造了工作的武器—一快干胶炮弹。
那么什么是仿生学呢？
➢ 仿生学是指人类模仿生物功能，来发明创造的科 学。它是20世纪60年代出现的一门新型边缘学科。 研究对象是生物体的结构、功能和工作原理，并 将这些原理移植于人造工程技术之中，用以发明、 创造新技术。该学科的问世，为人类开辟了独特 的制造技术发展道路——向生物界索取灵感的道 路，大大开阔了人类的技术眼界，显示了巨大的 发展潜力，是人类智慧的结晶。
生物学家通过对蛛丝的研究制造出高级丝线，抗撕断裂降落伞与临时吊桥用的 高强度缆索。船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。
响尾蛇导弹等就是科学家模仿蛇的“热眼”功能和其舌上排列着一种似照相机 装置的天然红外线感知能力的原理，研制开发出来的现代化武器。
火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理。
科研人员通过研究变色龙的变色本领，为部队研制出了不少军事伪装装备。
直升机 与
蜻蜓
蜻蜓通过翅膀振动可产生不同于周围大气的局部不稳定气流，并利用气 流产生的涡流来使自己上升。蜻蜓能在很小的推力下翱翔，不但可向前 飞行，还能向后和左右两侧飞行，其向前飞行速度可达72公里/小时。此 外，蜻蜓的飞行行为简单，仅靠两对翅膀不停地拍打。科学家据此结构 基础研制成功了直升飞机。飞机在高速飞行时，常会引起剧烈振动，甚 至有时会折断机翼而引起飞机失事。蜻蜓依靠加重的翅膀在高速飞行时 安然无恙，于是人们效仿蜻蜓在飞机的两翼加上了平衡重锤，解决了因 高速飞行而引起振动这个令人棘手的问题。
信息与控制仿生：是研究与模拟感觉器官、神经元与神经网络、以及高级
中枢的智能活动等方面生物体中的信息处理过程。例如,根据象鼻虫视动反应制 成的“自相关测速仪”可测定飞机着陆速度。根据鲎复眼视网膜侧抑制网络的 工作原理，研制成功可增强图像轮廓、提高反差、从而有助于模糊目标检测 的—些装置。已建立的神经元模型达100种以上，并在此基础上构造出新型计算 机。
仿生学资料
仿生学资料仿生学是指人类模仿生物功能，来发明创造的科学。
它是一门新型边缘学科。
研究对象是生物体的结构、功能和工作原理，并将这些原理移植于人造工程技术之中。
该学科的问世，大大开阔了人类的技术眼界，显示了巨大的发展潜力，是人类智慧的结晶。
仿生学是一门模仿生物的特殊本领，利用生物的结构和功能原理来研制机械或各种新技术的科学技术。
仿生学（模仿鸟类）仿生学一词是1960年由美国斯蒂尔根据拉丁文“bios （生命方式的意思）”和字尾“nlc（‘具有……的性质’的意思）”构成的。
这个词语大约从1961年才开始使用。
某些生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多，仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科。
例如关于信息接受（感觉功能）、信息传递（神经功能）、自动控制系统等，这种生物体的结构与功能在机械设计方面给了很大启发。
可举出的仿生学例子，如将海豚的体形或皮肤结构（游泳时能使身体表面不产生紊流）应用到潜艇设计原理上。
又比如，苍蝇是细菌的传播者，一般归类为害虫，可是苍蝇的楫翅是天然导航仪。
而且，它的眼睛是一种“复眼”，由3000多只小眼组成，人们模仿它制成了“蝇眼透镜”。
“蝇眼透镜”是一种新型光学元件，它的用途很多。
“蝇眼透镜”是用几百或者几千块小透镜整齐排列组合而成的，用它作镜头可以制成“蝇眼照相机”，一次就能照出千百张相同的相片。
这种照相机已经用于印刷制版和大量复制电子计算机的微小电路，大大提高了工效和质量。
仿生学也被认为是与控制论有密切关系的一门学科，而控制论主要是将生命现象和机械原理加以比较，进行研究和解释的一门学科。
动物仿生学，如：1、苍蝇-----小型气体分析仪。
2、萤火虫-----人工冷光；3、电鱼------伏特电池；4、水母------水母耳风暴预测仪，5、蛙眼------电子蛙眼6、蝙蝠超声定位器的原理------探路仪”。
7、蓝藻-----光解水的装置，8、人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究，——步行机。
《11.蝙蝠和雷达》完美版-PPT课件
蝙蝠的眼睛 铃声没响 跟眼睛无关 蒙上
蝙蝠的耳朵 铃声响个不 跟耳朵有关
蒙上
停
蝙蝠的嘴巴 铃声响个不 跟嘴巴有关
蒙上
停
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2021
18
第一次实验
哈！没撞到！
2021
19
第二\三次实验 2021
真糟糕!
20
次数 试验方式 试验结果 证明的问题
第一次 第二次 第三次
蒙眼睛 塞耳朵 封嘴
2021
38
比较“试验”和“实验”:
shì
试验：为了查看某种结果而进行尝试。
shí
实验：为了检验某种科学理论或假设 而进行操作。
2021
39
选词填空：
试验 实验
科学家经过反复（试验），终于揭开了蝙
蝠能在夜间飞行的秘密。 常识课上，老师为我们做了“火烧纸杯”
的（实验），看得我们目瞪口呆。
2021
40
比较“敏锐”和“敏捷”: 敏锐：指感觉灵敏，反应快。 敏捷：指动作灵敏，速度快。
2021
41
选词填空：
敏锐 敏捷
兔子（敏捷 ）地一跳，躲开了
老鹰的攻击。
蝙蝠能在夜间安全飞行，是因为
它的眼睛特别（敏锐）吗？
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42
作业： 1.完成同步第10课；背诵第十课的课后题，明 天下午之前背完； 2.预习第十一课《大自然的启示》
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青蛙和电子蛙眼 青蛙的眼睛对小飞虫非常敏感 ，当小飞虫在它头上飞时，它 会盯住不放。于是，人们模仿 蛙眼的结构原理制成了“电子 蛙眼”，可用来识别飞行中的 飞机和导弹，也可用来预防飞 机相撞。
长颈鹿和“抗荷服”
长颈鹿是目前世界上最高的动物，长颈
仿生学的发明
仿生学的发明仿生学是研究和模仿生物体结构、功能和行为的学科，通过借鉴生物体的优良特性来改进和创造新的产品和技术。
它将生物学、工程学和设计原理相结合，具有广泛的应用领域，包括医学、工业、航空航天和能源等。
本文将介绍几个基于仿生学原理的重要发明。
首先，仿生学在医学领域有着重要的应用。
例如，仿生学启发了人工智能受控假肢的设计与制作。
通过模仿人体的神经系统和肌肉结构，研究人员开发出可以实现更自然、精准运动的人工假肢。
这项技术帮助与肢体丧失的患者恢复了部分运动功能，提高了他们的生活质量。
其次，在工业领域，仿生学也发展出一些重要的技术。
例如，莲花效应启发了超疏水涂层技术的研究与应用。
莲花叶表面具有微小的结构，使得水滴在叶面上不易滞留，从而展示出超疏水的特性。
借鉴这种特性，科学家开发出类似的涂层材料，可以应用于船舶表面、建筑物墙面等领域，实现抗污染、自清洁的效果。
此外，仿生风能技术也是工业领域的一个重要应用。
通过模仿鲨鱼皮肤的纹理，科学家设计出一种新型的风能收集装置，可以增强风力涡轮机的效率，提高风能的利用率。
再次，在航空航天领域，仿生学也发挥了重要作用。
蜜蜂独特的飞行技巧启示了研究人员开发出微型无人飞行器。
仿生飞行器具有超强的机动性和敏捷性，可以用于勘察、搜救和监测等任务。
另外，仿生学启示了研究人员设计出更为高效的飞机机翼结构。
通过研究鸟类和昆虫的翅膀结构，科学家发现一种新型的机翼设计，使得飞机在高速飞行时减少了气动阻力，提高了燃油效率。
最后，在能源领域，仿生学也取得了一些突破性的进展。
植物光合作用启发了科学家开发出人造光合作用技术。
仿生人造光合作用系统可以模拟植物的光合作用过程，将太阳能转化为电能或燃料，具有巨大的应用潜力。
此外，仿生生物燃料电池也是能源领域的一个重要研究方向。
通过模仿生物体的能量转换机制，科学家设计出一种可以将有机物转化为电能的生物燃料电池，为可持续能源的开发提供了新的思路。
总结起来，仿生学的发明涉及医学、工业、航空航天和能源等领域，推动了科学技术的发展。
仿生学：自然界启发的创新设计
仿生学：自然界启发的创新设计在自然界中，生物经过漫长的进化过程，形成了各种独特的生存策略和适应环境的能力。
这些生物的特性和行为，为人类提供了丰富的灵感来源，推动了仿生学的发展。
仿生学是一门研究生物特性并将其应用于工程设计和创新的学科，它将自然界的智慧与人类的创造力相结合，创造出了许多令人惊叹的成果。
首先，鸟类的飞行能力一直是人类梦寐以求的技能。
通过对鸟类翅膀结构的研究，科学家们发明了飞机。
飞机的机翼设计模仿了鸟类翅膀的形状和功能，使得飞机能够在空中稳定飞行。
此外，鸟类的飞行技巧，如滑翔、盘旋等，也为飞机的操控提供了启示。
其次，自然界中的蜘蛛丝具有极高的强度和韧性，这启发了科学家们研发出高性能的纤维材料。
这些材料被广泛应用于防弹衣、绳索、医疗等领域，大大提高了产品的性能和安全性。
再者，自然界中的植物也为我们提供了许多启示。
例如，莲花的表面具有超疏水性，这启发了科学家们研发出具有自清洁功能的表面材料。
这种材料可以应用于建筑、汽车等领域，减少清洁的难度和成本。
此外，自然界中的生物还教会了我们如何高效地利用能源。
例如，向日葵的向日性启发了太阳能电池板的设计，使其能够根据太阳的位置自动调整角度，提高能源的利用效率。
同时，蜜蜂的蜂巢结构也启发了建筑设计师，创造出了既美观又节能的建筑结构。
总之，自然界中的生物为我们提供了无尽的创新灵感。
通过学习它们的特性和行为，我们可以设计出更加高效、环保、安全的产品和服务。
仿生学的发展，不仅丰富了人类的科技领域，也让我们更加尊重和珍惜自然界的生物多样性。
在未来，我们期待仿生学能够带给我们更多的惊喜和突破。
1.7《大自然的启示》ppt（33张PPT）
新知讲解
你观察过身边哪些生物有趣现象？得到怎样设计启示？
壁虎能够在墙壁和 天花板上 自由行走 ，是因为四肢上无 数的细毛产生了强 大的黏附力。
我想模仿壁虎 设计一种可以 爬墙的清洁机 器人。
新知讲解
老师寄语
从尼龙搭扣到飞机，都是人类模仿生 物设计的产品。它们大大地提高了人 类的生产效率，改善了人们的生活。
新知讲解
尝试模仿苍耳果实与动物皮毛的结构特 点，利用身边的材料自制尼龙搭扣。
毛巾块 （模仿动物皮毛）
尼龙丝 （模仿苍耳倒钩）
材料与工具
热胶枪
剪刀 镊子
新知讲解
点 击 视 频
热胶枪怎么使用？
新知讲解
怎样把尼龙丝弄成倒钩形状？
①固定热胶枪 ，避免操作时 滑动被烫伤。
③把尼龙线的一端放置在发 热的枪头，用镊子夹住尼龙 线的加热端并弯成倒钩状， 然后夹离枪头。夹离时须保 持尼龙线处于倒钩形状。
馨
被热熔胶枪烫到！
提
②热熔胶凝固时间短，
示
小组合作且动作要快！
新知讲解
将自制尼龙搭扣与毛巾接触，测试粘连效果并加以改进。
倒钩再多一 点效果更好
新知讲解
从看到波波的裤子粘有苍耳到成功 自制尼龙搭扣，经历了什么过程？
发现现象
揭开原理
模仿结 构特点
设计制作
新知讲解
活动3：模仿生物的设计
自古以来，自然界就是人类发明创造的源泉。除了牛蒡， 人们还从其他生物上得到启示，设计了很多实用的物品。
查阅资料，了解左 边几种物品的发明 分别是从哪些生物 身上得到启示的。
新知讲解