仿生学 之 回声定位

声音的利用知识点 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
声
的利用
一、声与信息
1.声能传递信息。

2.回声定位的利用 (1)超声导盲仪；(2)倒车雷达；(3)（仿生学）声呐——探测海深、绘制海底地形图、探测鱼群
3.从异常声音中获取信息：医生通过听诊器诊断疾病、汽车修理师傅听汽车发动机的声音判断故障、铁路工人用铁锤敲击钢轨，从异常的声音中发现松动的螺栓。

4.检测方面:(1)B 超;(2)超声探伤仪——可检测锅炉是否有裂缝，并可测出有多大多深。

二、声与能量
1.声是一种波动，声能传递能量。

（1）利用超声波在液体中引起的强烈振动，来清洗钟表等精细的机械；
（2）外科医生利用超声波振动除去人体内结石。

2.声．波．具有能量．．．．。

Ⅰ.超声波雾化(超声波具有高能量)；Ⅱ.晚上拍手，走廊的灯自动亮了； 思考：超声波为什么应用那么广泛？
1）超声波的穿透力强；2）超声波方向性好；3）超声波易获得集中的声能。

★巧计：辨别声传递的是信息还是能量，就看声有无引起其他物体变化．．．．．．．．．．，若有则传播的是能量；若无则传播的是信息。

声音的利用
1、超声波的能量大、频率高用来打结石、清洗钟表等精密仪器；超声波基本沿直线传播用来回声定位（蝙蝠辨向）制作（声纳系统）
2、传递信息（医生查病时的"闻"，B 超，敲铁轨听声音等等）
3、声音可以传递能量（雪山中不能高声说话，一音叉振动，另一未接触的音叉振动发声）。

仿生学的20个例子以下是仿生学的20个例子：1. 鲨鱼皮肤：模仿鲨鱼皮肤纹理的泳衣被称为“快皮”，它可以减少水流阻力，使游泳速度更快。

2. 飞鸟：飞机、直升机等飞行器的设计灵感来源于鸟类。

例如，莱特兄弟的飞机就是仿照鸟类的翅膀设计而成的。

3. 蝙蝠回声定位：模仿蝙蝠回声定位原理的雷达技术可以用于探测障碍物、跟踪目标等。

4. 蜻蜓翅膀：蜻蜓翅膀具有独特的结构，可以使其在飞行时自动调整角度和速度。

模仿蜻蜓翅膀的原理，可以设计出更轻、更高效的飞机和直升机。

5. 鱼类：鱼类的流线型身体可以使其在水中游得更快、更远。

模仿鱼类的身体结构，可以设计出更快的船只和潜水器。

6. 蜘蛛丝：蜘蛛丝具有很高的强度和弹性，可以用于制造高强度材料、生物材料等。

7. 蜜蜂舞蹈：蜜蜂通过特定的舞蹈来交流食物来源的位置信息。

人类通过模仿蜜蜂的舞蹈，可以更好地理解自然界的交流方式和生态系统的运作规律。

8. 蛇的热感应器官：模仿蛇的热感应器官，可以设计出用于寻找目标的红外线传感器。

9. 壁虎足部：壁虎足部具有粘附力强的特点，可以使其在垂直表面上攀爬。

通过模仿壁虎足部的结构和功能，可以制造出更可靠的粘附材料和表面材料。

10. 象鼻：大象的鼻子具有灵活、强壮的特点，可以用于挖掘、吸水等。

通过模仿象鼻的结构和功能，可以设计出更加实用的机械臂和工具手。

11. 鳄鱼夹子：鳄鱼的夹子具有强力的夹持力和自锁功能，可以用于夹持、固定等应用场景。

通过模仿鳄鱼夹子的结构和功能，可以制造出更加可靠的夹具和工具。

12. 鹿角：鹿角具有独特的结构和强度，可以用于防御和攻击。

通过模仿鹿角的结构和功能，可以设计出更加实用的材料和结构。

13. 蝴蝶翅膀：蝴蝶翅膀具有绚丽多彩的色彩和独特的结构，可以用于制造美丽的装饰品和艺术品。

通过模仿蝴蝶翅膀的色彩和结构，可以制造出更加美观的材料和表面处理技术。

14. 鼹鼠爪子：鼹鼠的爪子具有强大的挖掘能力，可以用于挖掘隧道和寻找食物。

第二单元仿生第5课生物的启示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。

第6课蛋壳与薄壳结构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。

【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。

仿生学的例子大全简单
1.蝴蝶 - 用于制作防伪钞票的光学识别技术。

蝴蝶翅膀上的复杂纹理可以形成随机图案，用于防伪。

2.蝙蝠 - 用于开发雷达和声呐系统。

蝙蝠的回声定位能力被模仿用于探测物体的距离和形状。

3.苍蝇 - 用于设计飞行器。

苍蝇的飞行方式被模仿，因为它们可以高效地飞行并做出各种复杂的动作。

4.鲨鱼 - 用于设计更有效的船只。

鲨鱼的流线型身体和游动方式被模仿，以优化船只的水动力性能。

5.植物 - 用于建筑设计。

植物的根系和生长方式被模仿，以创建更稳固、更环保的建筑结构。

6.蜻蜓 - 用于设计更快速的飞机。

蜻蜓的飞行速度和敏捷性被模仿，以制造更快速、更灵活的飞机。

7.蚂蚁 - 用于创建更高效的机器人。

蚂蚁的群体行为和信息交换方式被模仿，以创建能够自我组织和协作的机器人群体。

8.蜜蜂 - 用于农业和食品工业。

蜜蜂的采集和酿蜜能力被模仿，以优化作物生产和食品加工。

9.海豚 - 用于开发更高效的船只和潜水器。

海豚的流线型身体和游动方式被模仿，以减少阻力并提高航行效率。

10.鸟类 - 用于设计更先进的飞机和无人机。

鸟类的飞行方式和羽毛结构被模仿，以制造更轻、更稳定的飞行器。

模仿蝙蝠的回声定位作者：来源：《大自然探索》2023年第09期比利时感官生态学家西蒙，正在用自己在蝙蝠导航方面的知识和经验开发机器人的回声导航技术。

时间回到2007年3月的一个雨夜。

当时，还在读研究生的西蒙独自一人来到古巴的热带雨林中考察。

他先前在杂志上看到当地一种藤蔓植物的碟状叶子照片后，有了一个大胆的猜测：这种叶子应该有很强的声音反射能力，而且正是凭借这种能力，这种植物能够有效地引诱在黑暗中飞行的蝙蝠来为它们传粉。

为了找到证据，他专程来到这里，在热带雨林中寻找这种植物。

他带着红外摄像机和一堆零食，坐在那些互相缠绕的藤蔓植物中间，等待蝙蝠的到来。

蝙蝠真的“如约而至”，在短短一小时里就来了好几拨，整个晚上它们都飞来飞去，几乎没有间断过。

自那以后的几年里，西蒙多次回到同一地点采集这种植物的叶子标本，带回实验室测试，了解声音是如何从叶子上反射回来吸引住蝙蝠的。

西蒙的热带雨林之旅，让他找到了一种可以用来开发声呐导航潜力的新的解决方案。

他的构想是，模仿热带雨林中的这种碟状叶子以3D打印方式制作回声反射器。

通常，植物发出的回声都是断断续续的，但这种藤蔓的碟状叶子却能持续反射回声。

回声在黑暗中有着引导蝙蝠到藤蔓上授粉的强大吸引力，就像一座闪烁的灯塔为海上的航船指引着方向一样。

2006年，西蒙和他的研究小组发现，碟状叶子叶状结构的变化可导致发出不同模式的回声信号，而蝙蝠能够辨别这些细微变化，从而找到正确的导向目标。

5年后，西蒙的研究小组又发现，那种藤蔓植物的叶子在反射可清晰识别的回声信号方面反射能力强。

藤蔓的碟状叶子可长距离反射带有独特信号的回声，无论蝙蝠从哪个方向接近，信号都能保持一致。

这种藤蔓植物的叶子就相当于十分强大的天然声波信标，可将传粉蝙蝠搜索目标的时间缩短一半，并可过滤掉周围杂乱无章的其他回声信息。

受这种叶子结构原理的启示，研究小组决定制作大小不同的反射器，看是否能利用同样的原理来帮助机器人自主导航。

四年级仿生学的例子大全
四年级仿生学的例子有很多，以下是一些常见的例子：
1. 蝙蝠与雷达：蝙蝠在夜间飞行时，会发出超声波并依靠回声定位来探测障碍物和猎物。

科学家们模仿蝙蝠的这种能力，发明了雷达。

2. 鲨鱼与泳衣：鲨鱼的身体表面有特殊的鳞片，可以减少水流阻力，使它们在游动时更加迅速和省力。

科学家们模仿鲨鱼的这种特点，发明了适合运动员穿着的泳衣。

3. 蜘蛛与纤维：蜘蛛丝是一种非常坚韧的物质，可以用于制造各种材料。

科学家们模仿蜘蛛丝的成分和结构，发明了人造纤维，如蜘蛛丝蛋白纤维。

4. 鸟类与飞机：飞机是在鸟类的飞行原理上发展而来的。

飞机的机翼设计、气动布局等都受到了鸟类飞行的启发。

5. 鱼类与船只：船只的设计也受到了鱼类身体的启发。

例如，潜水艇的外形和鱼类的身体相似，可以减少水流阻力，提高航行速度。

这些只是一些仿生学的例子，实际上自然界中还有很多生物可以为我们提供灵感。

动物的仿生学研究动物的仿生学研究，指的是科学家通过研究动物的形态、构造、行为和适应环境的特点，来启发解决工程技术和设计领域中的问题。

仿生学研究旨在从动物身上获取灵感，以改进和优化人工系统和技术。

1. 动物的视觉系统动物的视觉系统是很多仿生学研究的重点。

比如，昆虫的复眼结构启发了开发微型摄像机和智能监控系统。

复眼具有大角度的视野和高敏感度，可以很好地应对快速运动和周围环境的变化。

仿生学家通过复制昆虫的复眼结构，设计了具有类似功能的摄像机，使得监控设备的效果更加出色。

2. 动物的机械结构动物的机械结构也是仿生学研究的一个重要领域。

例如，鸟类的羽毛结构启发了飞机翼的设计。

鸟类的羽毛具有轻巧、坚韧和灵活的特点，可以有效地降低空气阻力并调节飞行姿态。

仿生学家通过研究鸟类羽毛的结构，设计出更加高效的飞机翼，提高了飞机的性能。

3. 动物的运动方式动物的运动方式也被广泛地应用于工程技术和设计领域。

例如，鱼类的游泳方式启发了水下机器人的设计。

鱼类的身体结构和游泳动作可以帮助它们在水中轻松地前进。

仿生学家通过模拟鱼类的游泳方式，设计出能够在水下自由移动的机器人。

4. 动物的适应能力动物的适应能力也是仿生学研究的重要方面。

例如，蚂蚁的集体行动启发了分布式系统的设计。

蚂蚁在寻找食物、建造巢穴和保护领地的过程中展现出了高度的协作和分工。

仿生学家通过研究蚂蚁的集体行动，设计出了具有类似功能的分布式系统，可以实现复杂的任务和优化资源利用。

5. 动物的感知能力动物的感知能力也是仿生学研究的热点。

例如，蝙蝠的回声定位启发了声纳技术的应用。

蝙蝠利用鲜明的回声判断自身位置和环境情况，从而迅速定位猎物和避开障碍物。

仿生学家通过模拟蝙蝠的回声定位机制，开发了高精度的声纳系统，用于测距、导航和探测。

总结：动物的仿生学研究为工程技术和设计领域提供了许多创新思路和解决方案。

通过深入研究动物的形态、构造、行为和适应环境的特点，人类可以从中获取灵感，并应用于机器人技术、航空航天、建筑设计等领域。

动物仿生学标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]动物仿生学1.蝙蝠和雷达：蝙蝠的嘴巴和鼻子上长着一个怪异的“鼻状叶”结构，周围还有皮肤“皱纹”，这些组成了一种奇特的超声波装置，当蝙蝠发射超声波的时候，超声波碰到飞舞的昆虫就能立刻反射回来，这时，蝙蝠就知道：周围有吃的了。

它们只需要快速地行动起来，就能美美地饱餐一顿。

蝙蝠的这种本领叫做“回声定位”。

在第一次世界大战期间，人们根据蝙蝠的“回声定位”原理发明了雷达，雷达能及时探测出敌机的方位和距离，以便发出警报，然后进行狙击。

来自英国利兹大学的研究人员大胆地进行了尝试。

他们研制成功一种“蝙蝠拐杖”，这种特殊的拐杖能发出一种人耳听不见的声呐波，通过震动的强弱，帮助盲人探测障碍物的远近。

2.苍蝇和照相机：苍蝇的一只复眼是由4000多只小眼组成的，这些小眼睛组成一个蜂窝一样的形状堆积在苍蝇的头两边。

复眼对苍蝇的生活来说可重要了，苍蝇身上的许多部分都是与复眼直接相连，复眼看到目标之后，苍蝇就立刻出动，干起新的坏事。

可别小看苍蝇的复眼，它们观察物体比我们人类还要仔细和全面。

每秒钟闪烁60次的日光灯，你也许根本无法察觉，可是苍蝇却能够不费吹灰之力地看出来。

人类对苍蝇眼睛的研究至今，收藏非常丰富。

人类对苍蝇眼睛的研究至今，收获非常丰富。

美国人根据苍蝇复眼的原理发明了“蝇眼”航空照相机，这种照相机一次能拍摄1000多张高清晰照片。

天文学也有一种叫做“蝇眼”的光学仪器，这是一种在无月光的夜晚也能够探测到空气簇射光线的仪器。

这种仪器的多镜面光学系统正是根据苍蝇复眼的结构设计的。

3.蝴蝶和防伪纸币：科学家通过研究大凤蝶发现其翅膀颜色本来是黄色和蓝色的，但是，在一般人看起来，它却是绿色的，这是为什么呢原来科学家发现在显微镜下：蝴蝶翅膀上有很多很小的下凹的小坑，小坑底是黄色的，而坑的斜坡上是蓝色的，当阳光照射在蝴蝶翅膀上的时候，由于发生光的折射作用，人眼看到的蝴蝶翅膀上的时候，由于发生光的折射作用，人眼看到的蝴蝶就是绿色的。

仿生学的5个例子
仿生学是一门研究生物系统的结构和功能，并从中获取灵感来设计新的人工系统或改进现有系统的科学。

以下是一些仿生学的例子：
1.蝙蝠的回声定位系统：蝙蝠在黑暗中能够精确地定位并捕捉到
猎物，这是由于它们可以发出超声波并接收回声。

科学家们从蝙蝠身上得到灵感，开发出了雷达和声纳系统，用于军事、导航和探矿等领域。

2.蜻蜓的复眼结构：蜻蜓有一对复眼，可以同时看到不同的方
向。

科学家们模仿蜻蜓的复眼结构，设计出了可以全方位观察和监视目标的摄像头和监视系统。

3.鱼类的游泳方式：鱼类通过摆动它们的鳍来游泳，这种方式非
常高效且节能。

科学家们模仿鱼类的游泳方式，设计出了新的船体和潜水器，以提高其性能和效率。

4.鸟类的飞行方式：鸟类通过振翅飞行，这种方式非常省力和高
效。

科学家们模仿鸟类的飞行方式，设计出了新的飞机和直升机，以改善其性能和效率。

5.昆虫的触角感应：昆虫的触角能够感知周围的气味和温度等环
境信息。

科学家们模仿昆虫的触角感应，开发出了新的传感器和检测器，用于探测环境中的物质和能量。

以上这些例子只是仿生学的一小部分应用，仿生学的研究范围非常广泛，它为我们提供了许多灵感和创新思路。