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1、新大象版科学（2017）五年级下册苍耳的启示第五单元大自然里的老师瑞士工程师乔治德梅斯特拉尔带着他的狗在田地里散步。他发现裤腿和狗的毛上粘了很多苍耳子，这引起了他的好奇。一位工程师有趣偶遇看了这段偶遇，你有什么想说的？苍耳广泛分布于中国多个省区。其种子苍耳子带有钩状的、有弹性的硬刺，经常粘附在家畜皮毛和人的衣服、毛发上，因此容易传播。苍耳子长什么样子？苍耳子为什么能粘连在狗的皮毛上和人的裤子上不掉下来呢？苍耳子粘连在动物皮毛上获得繁殖机会。苍耳子为什么能沾在动物皮毛上呢？观察苍耳子，并把发现及时记录下来。请各组汇总一下你们的发现，交流展示。苍耳子表面有很多凸起，每个凸起末端都有一个钩子。这些钩
2、子不是硬硬的、直挺挺的，而是很有弹性。如果衣服很光滑，苍耳子就没有办法沾在上面了。尼龙搭扣的发明尼龙搭扣的发明说一说工程师乔治是怎样发明尼龙搭扣的？要关注苍耳子的结构，也要注意苍耳子勾住的布料、皮毛的结构。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。仿生学仿生学尼龙搭扣模仿了苍耳子的什么结构？放大镜、苍耳子、尼龙搭扣、细铜丝、剪刀、毛巾请同学们利用身边的这些材料，用剪刀将细铜丝加工成倒钩的形状，模仿苍耳子的弹性倒钩，不断调整尝试，直到成功。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。事实上，很多发明都可以从大自然中
3、找到原型。研究并模仿各种生物的形态、功能、结构等特征进行设计和发明，是常见的仿生学思路观察大自然里的动植物，寻找人类仿生学的原型，或者尝试进行自己的仿生学设计。身边的仿生学新大象版科学（2017）五年级下册5.2鸟和飞机导入仰望天空看到鸟儿飞翔，你有什么想法？人怎样才能像鸟儿一样飞起来呢？人类自古以来就有像鸟儿一样在蓝天自由飞翔的梦想。人类正是从鸟儿身上获得启发，一步一步发明了飞机。飞机的发明给人类社会发展带来了深远的影响和变革。飞机和鸟飞行有什么相同和不同之处。相同不同飞机的机身和鸟儿的身体一样，都是流线型的。鸟飞的时候会扇动翅膀，飞机不需要扇动翅膀。飞机的机翼很像鸟儿的翅膀。鸟儿有尾巴，飞
4、机也有尾翼。人们发明飞机的过程中，都模仿了鸟的哪些特征？猜想 人类的飞行梦始于对鸟类飞行的模仿，中国汉代就有模仿鸟类扑动翅膀来飞行的传说和记载。 500多年前，意大利著名的艺术家和发明家达芬奇也曾设计了这种能扑动翅膀的“扑翼飞行器”。但这些仅仅从形态上进行的模仿都没有真正成功。达芬奇设计的飞行器机翼德国的奥托李林塔尔（18481896年）最先把精力放在对鸟的飞行原理的研究上。为了解开鸟儿飞行的奥秘，他悉心观察、仔细研究了各种鸟类的翅膀结构和飞翔的方法，模仿鸟的翅膀制造了许多架滑翔机，进行了数千次的实验，发现鸟类弧形的翅膀在飞行中起到了重要作用。奥托李林塔尔的滑翔机在空中保持平衡一直是飞行中的难
5、题，李林塔尔根据鸟类的尾巴制造出了一个水平的尾翼，另外再加一个与之垂直的尾翼，由此，他将人类的飞行梦想带上了成功之路。 1901年，莱特兄弟为了实验和改进机翼，建造了风洞，并在风洞中研究和比较了200种以上的机翼形状，设计出了最佳的机翼剖面形状和角度，以便获得最大的升力。1903年，他们制造了人类历史上第一架飞机 带有发动机的“飞行者一号”，成功飞行了260米，拉开了人类动力航空史的序幕。飞行者一号莱特兄弟和飞行者一号根据资料内容，简要地介绍一下飞机的发明过程？鸟类弧形的翅膀在飞行中起到了重要作用。同时，伴随着根据鸟类尾巴制造出的水平尾翼和另一个与之垂直的尾翼之后，人类的飞翔之梦终于实现了，人
6、类正是通过模仿这种原理发明了飞机。形态上模仿鸟和鸟的翅膀不足以让飞机飞起来，飞机的最终发明离不开对鸟的弧形翅膀所蕴含的科学原理的研究。实验探究：机翼的升力仔细观察鸟的翅膀和飞机的机翼，形状相似之处上凸下平设计制作A4纸、透明胶带、吸管、绳子（或铁丝）、电风扇根据示意图制作一个弧形的机翼模型，观察它在气流中产生的现象。尝试解释一下飞机升空的原理？大部分机翼上表面比下表面大很多。物理学家伯努利发现，液体或气体流动的速度越大时，压力就越小。气流同时流经上凸下平的机翼上、下时，上表面因为距离长、气流快，气压就小；下表面距离短、气流慢，气压就大。这个压力差给机翼升力。飞机原理示意图仿生学不仅以生物的形状
7、、功能和结构等特征为模仿对象，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。5.4空投包的仿生原型空投包的仿生原型第五第五单元元大自然里的老大自然里的老师导入入学学习了了鸟和和飞机，知道机，知道飞机模仿了机模仿了鸟的翅膀。的翅膀。飞机有哪些机有哪些作用作用呢？呢？救救护机机农业机机救救护机机战斗机斗机货机机空中加油机空中加油机还有同学有同学们最熟悉的最熟悉的“空投包空投包”动植物学植物学习，制作一个，制作一个“鸡蛋空投包蛋空投包”要要设计一个合格的空投包，我一个合格的空投包，我们首先需要完首先需要完成关于成关于“空投包空投包”的的项目分析表。目分析表。项目需求目需求项目目计划划项
8、目目检测难点分析点分析空投包空投包项目分析表目分析表项目需求目需求 首先要明首先要明白的是我白的是我们这个个项目的需求目的需求是什么是什么？项目目计划划第二步第二步制制订整个整个项目目实施施的步的步骤项目目检测第三步第三步共同商量，共同商量，规定一个定一个统一的一的检测标准。准。难点分析点分析思考：思考：项目最目最难解决的是解决的是什么什么问题？鸡蛋落地后不能破碎小组讨论优化计划鸡蛋要完好不能太重鸡蛋太容易碎方便拆解调查原型，制作模型原型，制作模型难题还不少,大家想想，可以向谁请教？大自然仿生学它它们有的有的长了了宽大的大的翅膀翅膀，有的，有的长了厚厚的了厚厚的肉肉垫调查原型，制作模型原型，制
9、作模型猫足趾下肉猫足趾下肉垫起着起着缓冲作冲作用，肉用，肉垫能使猫从高空中能使猫从高空中跌落下来跌落下来时免受免受振振动和和冲冲击的的损伤。猫从高。猫从高处跳下跳下还是从高空中跌落不会受是从高空中跌落不会受伤的原因之一。的原因之一。“喵老老师“翼装翼装飞行行酷炫的酷炫的翼装翼装飞行行“寒号寒号鸟老老师“鼯鼯(wu)鼠也称鼠也称飞鼠，鼠，其其飞膜膜可以帮助其可以帮助其在在树中中间快速的滑快速的滑行，但由于其没有行，但由于其没有像像鸟类可以可以产生升生升力的器官，因此鼯力的器官，因此鼯鼠只能在鼠只能在树、陆中中间滑翔。滑翔。椰子椰子坚硬的硬的外壳外壳也起到保也起到保护的作用。的作用。椰子椰子豆豆荚
10、蒲公英的种子蒲公英的种子科学家科学家们往往并不能直接从大往往并不能直接从大自然中找到可以仿效的解决方自然中找到可以仿效的解决方案，他案，他们首先需要首先需要观察察，找到，找到自己需要的自己需要的生物原型生物原型，接着研，接着研究究这种种动物或者植物是如何解物或者植物是如何解决决这一一问题的。的。观察了这么多来自大自然的动植物，说一说它们的本领帮助它们从高处降落。蒲公英有宽大的翅膀，可以减慢下落的速度，飞得更远。猫有厚厚的肉垫，可以增加着地时的缓冲效果椰子有坚硬的外壳，可以增强保护作用。生物降落时的三种防震保护原理：减缓下落速度增加缓冲效果增强保护力度那这些原理对制作空投包是否真的有效呢？我们下
11、节课来继续研究。5.4防震原理研究防震原理研究第五第五单元元大自然里的老大自然里的老师导入入观察并说一说空投包被投放过程中经历了哪些过程？从飞机掉落在空中不断降落落在指定的地方生物降落时的三种防震保护原理：减缓下落速度增加缓冲效果增强保护力度复复习这些对制作空投包有启发吗？硬壳硬壳椰子椰子降落降落伞猫爪肉猫爪肉垫软的保的保护层蒲公英蒲公英先一起来研究下先一起来研究下这些防震原理和它些防震原理和它们的防震的防震保保护效果效果防震原理研究防震原理研究我我们可以到大自然中去可以到大自然中去寻找找答案答案和和老老师苍耳猫爪蒲公英椰子小鸟枯叶蝶请来来了了这些些老老师，哪哪些些可可以以帮帮助助防防震震设计
12、呢呢？小小组讨论，在，在活活动记录单上上填写填写，说理由。理由。小小组展示展示蒲公英模型蒲公英模型实验方案方案1. 生物原型：生物原型：蒲公英蒲公英。2. 原理：蒲公英的种子像撑开的原理：蒲公英的种子像撑开的小小伞，减减慢慢了下降的速度，所以能了下降的速度，所以能实现安全着安全着陆。3. 模型：模型：降落降落伞。4. 材料：塑料材料：塑料纸、棉、棉绳、一次性杯子、一次性杯子5. 验证：从高：从高处落下，杯中物品是否落下，杯中物品是否完好完好。6. 分析：根据效果判断分析：根据效果判断防震原理防震原理是否有效。是否有效。猫爪肉猫爪肉垫模型模型实验方案方案1. 生物原型：生物原型：猫爪肉猫爪肉垫。
13、2. 原理：猫爪柔原理：猫爪柔软的的肉肉垫，使得猫落地，使得猫落地时得到了有效得到了有效缓冲冲。3. 模型：模型：气球气球缓冲器冲器。4. 材料：气球、胶材料：气球、胶带、一次性杯子、一次性杯子5. 验证：从高：从高处落下，杯中物品是否落下，杯中物品是否完好完好。6. 分析：分析：椰子模型椰子模型实验方案方案1. 生物原型：生物原型：椰子椰子。2. 原理：椰子果有原理：椰子果有结构独特的中果皮和外构独特的中果皮和外果皮，双重力量起到更好的保果皮，双重力量起到更好的保护作用。作用。3. 模型：椰子保模型：椰子保护缓冲器冲器。4. 材料：材料：皱纹纸、瓦楞、瓦楞纸、胶、胶带、一次性、一次性杯子杯子
14、5. 验证：从高：从高处落下，杯中物品是否落下，杯中物品是否完好完好。6. 分析：分析：蒲公英、猫爪、椰果外壳的防震原理！蒲公英、猫爪、椰果外壳的防震原理！我我们需要通需要通过实验来来验证它它们的效果。的效果。在一次性杯子中放上一在一次性杯子中放上一小小块橡皮泥，橡皮泥，这就是我就是我们的的“模模拟空投包空投包”模模拟对比比实验用有模型保用有模型保护的和不的和不用模型保用模型保护的作的作对比比选择合适的材料合适的材料塑料塑料纸棉棉绳气球气球胶胶带皱纹纸瓦楞瓦楞纸塑料塑料纸棉棉绳胶胶带气球气球皱纹纸瓦楞瓦楞纸除了有没有防震措施，其他因素要保除了有没有防震措施，其他因素要保证一一样一次性杯子里的橡
15、皮泥要一一次性杯子里的橡皮泥要一样重重要投放到同一个要投放到同一个地方地方。要从同要从同样的的高度高度向下投放向下投放对比比时，需要做到什么？，需要做到什么？需要和没有加防震措施的需要和没有加防震措施的“模模拟空投包空投包”进行行对比比。请每个小每个小组选择一种模型一种模型进行制作，并且行制作，并且进行行对比比实验，根据，根据实验结果分析果分析防震保防震保护效果。效果。自然界的老自然界的老师，有着各不相，有着各不相同同本本领。如。如为了减了减缓下降速下降速度，度，飞得更得更远，蒲公英蒲公英有降有降落落伞一一样的的“翅膀翅膀”。有有种植种植物的种子却物的种子却长了另外一种翅了另外一种翅膀膀。翅果
16、翅果会会飞的种子的种子 这是是翅果翅果的种的种子，有薄薄的子，有薄薄的翅膀翅膀，帮助它，帮助它在空中在空中缓缓飞行，然后行，然后轻轻着着陆。如果我如果我们给空投空投包也安装上包也安装上这样的的翅膀翅膀，就可以，就可以减减缓降落速度，降落速度，安全着安全着陆。小小组合作制作翅果模型合作制作翅果模型1. 按照翅果原型的按照翅果原型的样子制出子制出模板模板，大小，大小约是原物是原物的的23 倍，在中倍，在中线位置位置钉上上4 个个订书钉。2. 把模型放在桌子把模型放在桌子边上按上按压，使模型上的，使模型上的中中线与桌与桌子子边线垂直垂直，仿造出最，仿造出最贴近翅果种子的近翅果种子的拱形拱形结构。构。3. 用拇指、中指和食指抓住模用拇指、中指和食指抓住模型的型的棱角棱角，轻轻地将它推出，地将它推出，使其水平滑向地面。如果模型使其水平滑向地面。如果模型在滑翔在滑翔过程中不程中不稳定，可以定，可以调整整弧度弧度或添加或添加订书钉制作翅果模型，大家的想法？生物减缓下降的方法不止一种，增加缓冲、增强保护方法也不止一种。要养成多观察、多思考的习惯，尝试用多种方式来解决问题，并且从中选出最好的方式。总结探
