生物的启示ppt

杉树和电视塔

杉树和电视塔 云杉为适应山上长年累月的 狂风袭击，树干底部显著增粗，形成圆锥 形。人们模仿云杉对大风的适应，把建造 在风速达80米/秒山顶上的电视塔设计成类 似圆锥体，就能抵抗住大风袭击。
飞机和蜻蜓翅膀

飞机和蜻蜓翅膀 蜻蜓在长期的进化中有一 种抗颤振的结构，那就是在翅膀末端前缘 长有“翅痣”，如果把它们切除，蜻蜓就 飞不好。现代飞机机翼末端前缘也有类似 的“配重区”，用来消除颤振。
海豚和潜水艇

海豚和潜水艇 海豚是游泳能手，时速可达 53千米，在追捕食物和逃避敌害时，速度还 能增大一倍。主要原因是海豚的体形呈良 好的流线型，还有特殊的皮肤结构像个很 好的消振器，所以海豚在水中受到的阻力 很小。现代潜艇的外形很像海豚，还在潜 艇表面上覆盖人造海豚皮，使潜艇在水中 受到的阻力至少降低一半，使潜艇的速度 大大提高，也节约了燃料。
生物的启示——仿生学的诞生
仿生学是向生物学习的科学，是人们有意识地将自然原理加以推广应用的一种思 维方法。 • 从生物的结构想到人工产品的结构——人们创造了类似茅草的锯子，制成了类似蛋 壳的屋顶，建成了类似大树的电视塔。 • 从生物的行为中得到启示——学者们研究袋鼠的育儿行为（把幼鼠放进育儿袋中）， 美国医学家研制出模仿袋鼠袋的装置，拯救了世界上无数早产儿。 • 从生物的习性中发现其中的价值——英国女人类学家古多尔在坦桑尼亚的森林中发 现猩猩每天要到较远地方去吃几片阿斯辟里亚灌木的树叶，经过对叶子的化验、分析， 从中提炼出有效成份生产出高效杀菌剂。 • 从生物的形态特征中，启示了人们仿制出鱼雷艇。 近30年来，人们向生物系统索取设计蓝图，使军事、化工、机械、建筑等科学领域 发生了根本性的变化，新事物层出不穷：从雪地行走的企鹅，人们发现了越野汽车；利 用六角形结构蜜蜂窝，生产出了蜂窝材料；从青蛙突出的眼睛，制造了电子蛙眼等。 科学家们又想到，目前飞机虽飞得高，但在陡然起飞，向上飞升方面不如昆虫； 核潜艇的航速还比不上海豚……，今天，通过仿生学一定会揭开更多的生物界奥秘，在 21世纪将会解决一些重要的科学难题。
鸟和飞机
植物的启示

有些植物的叶子很薄很大、很长，但能挺 拔地伸展在空中。这是为什么呢？如果仔 细观察可以发现，这些植物叶子的边缘常 是卷曲的，甚至卷成筒形，依靠这种形状， 增加了叶的强度，使叶能挺拔生长。根据 这种原理，人们发明了筒形叶桥，既坚固 又节省材料。
春秋战国时期，我国有一位创造发明家叫做鲁班。两 千多年来，他的名字和有关他的故事，一直在人民当中流 传着，后代土、木工匠都尊称他为祖师。 鲁班大约生于公元前507年，本姓输，名班。因为他是 鲁国人，所以人们尊称鲁班。有的书上写作公输般或供输 盘。他主要是从事木工工作。那时人们要使树木成为既平 又光滑的木板，还没有什么好办法。鲁班在实践中留心观 察，模仿生物形态，发明了许多木工工具，如锯子、刨子 等。鲁班是怎样发明锯子的呢？相传有一次他进深山砍树 木时，一不小心，手被一种野草的叶子划破了，他摘下叶 片轻轻一摸，原来叶子两边长着锋利的齿，他的手就是被 这些小齿划破的，他还看到在一棵野草上有条大蝗虫，两 个大板牙上也排列着许多小齿，所以能很快地磨碎叶片。 鲁班就从这两件事上得到了启发。他想，要是这样齿状的 工具，不是也能很快地锯断树木了吗！于是，他经过多次 试验，终于发明了锋利的锯子，大大提高了工效。
生物的 启示
薄壳结构

人们发现，蛋壳、蚌壳本身的很薄的，但是这样的外形结构却使它们变得坚 固起来。建筑师们从中得到启发，设计出了省工省料、优美轻便的薄壳结构。 从外观看，这些薄壳结构有的像半球形，有的像圆球形，有的像不规则但非 常美观的弧形。尽管它们形态各异，却都有着共同的力学特征。薄壳结构在 受到外力的作用时，能够把力沿着整个壳体表面向四周均匀传递，使壳体上 单位面积受的力并不大。更为重要的是，在壳体上不存在作用力集中于一个 地方的情况。建筑物垮塌不是建筑物每一处都承受不住力了，而往往是有一 处不能承受重压而导致整个建筑物垮掉，所以，薄壳结构这个特点很重要。 因为薄壳结构能够承受很大的压力，所以建筑师们用它们做成很大、很薄的 屋顶。这不但减轻屋顶重量，节约大量材料，而且内部可以空间很大而又没 有柱子，所以大型建筑如大厅、体育场馆很多首选薄壳结构。 薄壳结构在很多体育场、会场中能见到，如日本的代代木体育场。就是它的 顶面像凸起的贝壳，看上去很薄但实际的承受能力很大。 建筑结构中没有实心结构，但是通常把钢砼或砼等材料称为实心结构。 框架结构是指由板和柱为主要受力结构的建筑，普遍用于中高层普通住宅。
飞蓬草和轮子

蓬草和轮子 飞蓬草是菊科植物，生长在山 坡、草地、牧场或林带边缘。它的茎直立 高达60厘米。由于它枯后根断，遇风飞旋， 因此叫飞蓬。传说古人是受飞蓬的启示后 发明轮子的。
蛋壳和屋顶

蛋壳和屋顶 蛋壳呈凸曲面，凸曲面能把外 力沿着曲面均匀地分散开来，避免应力集 中。因此，能抵挡很大的外来压力。人们 从蛋壳等生物的凸曲面壳体表现出来的良 好抗压能力受到启发，设计了薄壳结构屋 顶。北京火车站的大厅、上海动物园的象 房等建筑，都采用了薄壳屋顶。
甲虫与仿生
屁步甲炮虫自卫时，可喷射出具有恶臭的高温液体“炮弹”， 以迷惑、刺激和惊吓敌害。科学家将其解剖后发现甲虫体内有3个小 室，分别储有二元酚溶液、双氧水和生物酶。二元酚和双氧水流到 第三小室与生物酶混合发生化学反应，瞬间就成为100℃的毒液， 并迅速射出。这种原理目前已应用于军事技术中。二战期间，德国 纳粹为了战争的需要，据此机理制造出了一种功率极大且性能安全 可靠的新型发动机，安装在飞航式导弹上，使之飞行速度加快，安 全稳定，命中率提高，英国伦敦在受其轰炸时损失惨重。美国军事 专家受甲虫喷射原理的启发研制出了先进的二元化武器。这种武器 将两种或多种能产生毒剂的化学物质分装在两个隔开的容器中，炮 弹发射后隔膜破裂，两种毒剂中间体在弹体飞行的8—10秒内混合 并发生反应，在到达目标的瞬间生成致命的毒剂以杀伤敌人。它们 易于生产、储存、运输，安全且不易失效。
1903年，美国人威尔伯· 莱特（1867-1912年） 和奥维尔· 莱特（1871-1948年）第一次制成了一架 简陋的动力飞机“飞行者”号。它是一架以轻质木 材为骨架，帆布为基本材料的双翼飞机。用12匹马 力的汽油机推动螺旋桨，能使飞机速度达50千米/小 时。在第一次试飞时，弟弟奥维尔驾驶“飞行者” 号飞行了120英尺，在空中时间为12秒。这是人类历 史上第一次成功的载人飞行，时间是1903年12月17 日上午10时35分。长期以来，人们向往着像鸟儿那 样在天空飞翔的梦想终于成了现实。 莱特兄弟是怎样发明以内燃机为动力的载人飞机 的呢？他们经常仰躺在地上，连续几小时研究老鹰 的飞行，看它们怎样起飞，怎样升降，怎样盘旋。 他们还认真地学习数学，钻研空气动力学，又吸取 了前人的经验教训，大胆创造，把内燃机作为强大 的飞行动力，终于获得了成功。
苍蝇与仿生
昆虫学家研究发现，苍蝇的后翅退化成一对平衡棒。当它飞行 时，平衡棒以一定的频率进行机械振动，可以调节翅膀的运动方向， 是保持苍蝇身体平衡的导航仪。科学家据此原理研制成一代新型导 航仪——振动陀螺仪，大大改进了飞机的飞行性能，可使飞机自动 停止危险的滚翻飞行，在机体强烈倾斜时还能自动恢复平衡，即使 是飞机在最复杂的急转弯时也万无一失。苍蝇的复眼包含4000个可 独立成像的单眼，能看清几乎360。范围内的物体。在蝇眼的启示 下，人们制成了由1329块小透镜组成的一次可拍1329张高分辨率 照片的蝇眼照像机，在军事、医学、航空、航天上被广泛应用。苍 蝇的嗅觉特别灵敏并能对数十种气味进行快速分析且可立即作出反 应。科学家根据苍蝇嗅觉器官的结构，把各种化学反应转变成电脉 冲的方式，制成了十分灵敏的小型气体分析仪，目前已广泛应用于 宇宙飞船、潜艇和矿井等场所来检测气体成分，使科研、生产的安 全系数更为准确、可靠。
昆虫的启示

昆虫的每只眼睛由很多小眼构成，叫做复 眼。它们在看周围的物体时，在眼里可以 同时形成很多的像。人们仿照昆虫眼睛的 构造，发明了多镜头照相机和多镜头摄像 机，一次可以拍成很多张像。这在摄影、 摄像以及其他方面有很大用途。
带锯刺的小草和锯子

带锯刺的小草和锯子 相传我国古代的著名 工匠鲁班，他在土木工程方面有许多创造 发明。有一次，鲁班上山伐木被野草划破 了手。他摘下草叶轻轻一摸，发现叶子边 缘有许多锋利的小齿。于是鲁班就在铁片 上做出小齿，经过反复试验和改进，终于 发明了当时急需的木工用锯子。
狗鼻和电子鼻

狗鼻和电子鼻 狗的嗅觉十分灵敏，它的嗅觉比人 灵敏100万倍。现在人们已研制成功比狗鼻灵敏 1000倍的电子鼻。电子鼻是一种气体检测器。各 种电子鼻的构造、原理、灵敏度不尽相同。它常 被用来检验化学物品，鉴别食物好坏，测定空气 污染程度，分析密闭舱的气体成分，甚至用来帮 助医生诊断疾病。此外，高分辨力、高灵敏度的 电子鼻还可用来代替警犬，进行侦缉、反毒、防 卫、救援等工作，因此也叫电子警犬。
鲁Biblioteka Baidu和锯子
生长在海洋中的一类软骨鱼—— 电鳐，它能放电，如果人在海洋中遇 到它，身体会像受到剧烈打击一样， 突然战栗起来。这就是电鳐体内“活 的发电机”在放电。人们从电鳐身上 受到启示，发明了发电机。
蝙蝠的启示

蝙蝠是夜间活动的动物，在伸手不见五指的黑夜，蝙蝠能在空中、树 林中、山洞里自由飞翔，捕食飞虫。是不是蝙蝠的视力特别好呢？据 观察蝙蝠的视力特别差，不是靠眼来识别方位和周围物体的，而是靠 自身发出的超声波来定位、识别物体的。它在飞行中，从嘴、鼻发出 人听不见的声波——超声波，超声波能向着一个固定的方向快速传播， 遇到障碍就会返回，被蝙蝠的耳朵接受。根据声波返回的时间及其他 方面的情况，蝙蝠就能判断前面有什么物体及有多远，是食物，捕捉； 是障碍，躲开。根据这个原理，人们发明了雷达。雷达是利用无线电 波发现目标并测定方位的设备。雷达主要由发射机、天线、接收机和 显示器四部分组成。发射机通过天线向空中定向发射电波，电波如果 在空中遇到障碍——飞机、导弹、云层等，就会反射回来，被天线接 收，经接收机的放大、加工，在显示器的荧光屏上显示出障碍物的种 类、方位、距离。雷达广泛应用在航空、航天、军事、天气预报等方 面。