23-眼睛与仿生学 课件.ppt

鲨鱼皮泳衣 菲尔普斯 以鲨鱼皮为设计原型的船外壳表面和连体泳衣。鲨鱼游得快是因为其皮肤上有一层细小的脊柱形突起，鲨鱼在水中游动的时候，这些突起能够更有效地使身体周围的水流走，从而减少阻力，使鲨鱼成为海洋中游泳的佼佼者。奥运会的游泳比赛中，天才泳星菲尔普斯和他的队友穿着黑色连体紧身“鲨鱼皮”泳装，夺得一枚又一枚奖牌，“鲨鱼皮”泳装的高科技威力由此受到越来越多人们的青睐。 鸟儿是人类的朋友、春天的使者，也是大自然的建筑大使。缝叶莺会缝叶成巢，营冢鸟能造出恒温的巢，燕子会用泥丸垒成巢，骨顶鸟会造浮巢……最精美的鸟巢就数织布鸟编织的瓶状巢了，它撕取长条的树状纤维，像织布工人那样用嘴和脚灵巧地穿针引线，并适时地打结而成坚固的编巢，如果在编巢时遇到大风，织布鸟还会衔一些泥团来“镇风”呢！ 鸟巢的艺术让建筑师们浮想联翩，他们思考着如何借鉴大自然给的建筑灵感，现在，这种设想已经有些成果了。2008年北京奥运会的标志性建筑——国家体育场就是一个“鸟巢”式建筑，结构的组件相互支撑，形成了网络状的构架，它就像树枝编织的鸟巢，简洁而典雅。 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，人眼看到的蝴蝶就是绿色的。根据这个现象，人们在纸币或信用卡上也设置了许多小坑，这样，无论假币有多么逼真，都难逃光学设备的“法眼”。 什么是仿生学？ “仿生学”正式诞生于1960年。距今2300多年前墨子和他的300弟子，花了三年时间，造了一只“会飞的木鸟”，同时间希腊阿奇卡也制成一只“机械鸽子”。东汉时，张衡制成一架能飞数里的“木雕”。大约一千九百多年前西汉京都长安有人用大鸟羽制两翼绑在双臂上能飞（滑翔）几百步。…… 自古就有许多中外人士模仿鸟类飞行试制飞行器，但都不成功。原因在于不了解鸟类的形态构造和生理机能适于飞行的科学原理；又不了解人不具备飞行的生理条件，人要上天，必须依靠机械动力才可能。一直到了公元1903年美国莱特兄弟发明了飞机，人类从此实现了几千年来梦寐以求的飞上天空的愿望。 目前仿生学已经成为现代发展新技术的重要途径。其研究范围已发展有： 一、感觉器官模拟──目前以眼、耳、鼻三种器官为主。已模拟制成了“人造眼”、“电子耳”、“电子鼻”、“电子警犬”等。 二、神经元和神经网络模拟──目前已制成的“人工智能机”。 三、生物定向和导航──目前已制成的有：模仿蝙蝠的盲人“探路仪”；模仿能感知千分之一温度变化的响尾蛇“探热器”；模仿鸟类迁飞和鱼、龟、鲸等回游的机制，以研制导航机制；模仿蜜蜂“太阳罗盘”和生物种的“偏光罗盘”，“人工电子蜜蜂”；模仿蚊、蝇等具有天然导航器官──楫翅的“振动陀螺仪”，用于高速飞机和火箭。 四、生物力学──模拟人或动物肌肉的器具。如模仿膝关节制成的液压模型。做成鲸形状的日本大型远洋货轮，提高航速百分之二十五。模仿企鹅的特殊运动方式，制成了深雪上行驶速度达时速50公里的雪地汽车。模仿袋鼠的运动制成了在沙漠中通行无阻的无轮汽车──跳跃机等。 五、生物力能学──如模仿萤火虫把化学能变化光能的效率几乎达百分之百的优点，制出冷光源，可提高电能利用效率几倍到几十倍。 六、医学仿生学──已制成的有原子动力心脏，人工肾，能做出六个基本动作的假手。 制导：通过无线电装置，控制和引导导弹等，使其按一定轨道运行。 散射：光线通过有尘土的空气或胶质溶液等媒质时，部分光线向多方面改变方向的现象。 明察秋毫：比喻目光敏锐，连极细小的事物都看得清楚。秋毫：秋天鸟兽身上新长的细毛。 别具一格：另有一种独特的风格。 课文结构 人眼（4-5） 蛙眼（6-8） 鹰眼（9） 人 造 眼 电子蛙眼 电子鹰眼 象鼻虫（10-11） 蜜蜂（12-13） 蜻蜓、苍蝇（14） 地速计 偏光天文罗盘 复眼透镜 1、(1─3段)概括说明研究各种不同构造的眼睛的意义。 2、(4─14) 研究情况及成果。 一般眼睛 复 眼 3、(15─16自然段)仿生学研究的意义、范围和任务，以及发展重点。 内容上 第一部分（1-3）：讲的是“研究视觉仿生的意义”，共有三个自然段，包括(1)眼的重要；(2)眼的功能；(3)眼睛与仿生学。 第二部分（4-14）：则探讨了研究视觉仿生的成果，又可以分为两层，第一层讲单眼的构造与功能，从文章的第四自然段到第九自然段分别讲了人眼、蛙眼、鹰眼，第二层则分别以象鼻虫、蜜蜂、蜻蜓和苍蝇为例讲了复眼的构造与功能，从第十自然段到第十四自然段。 第三部分