人们怎么能够根据鱼儿发明潜水艇
生:鱼的身体内部有一个水泡,鱼吸气时,它就浮到了水面。
生:当鱼排气时,水泡就瘪下来了,它就沉在水底了。
师:还有要补充的吗?
生:没有
师:在鱼的身体内部有一个器官叫做鱼鳔,也就是我们平时所说的水泡。(出示鱼鳔),当鱼鳔鼓起来时,浮力增加鱼 就能浮到水面。当鱼鳔瘪下来时,浮力减少,鱼就能沉在水底。当鱼鳔里有一部分空气时,它就能停留在水的中间。
师:有一位科学家从鱼的上浮、下沉受到了启发,经过多次的实验、研究,发明了一种能在水中上浮和下沉的船,叫潜 水艇。
1 苍蝇,是细菌的传播者,谁都讨厌它。可是苍蝇的楫翅(又叫平衡棒)是“天然导航仪”,人们模仿它制成了“振动陀螺仪”。这种仪器目前已经应用在火箭和高速飞机上,实现了自动驾驶。苍蝇的眼睛是一种“复眼”,由30O0多只小眼组成,人们模仿它制成了“蝇眼透镜”。“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。“蝇眼透镜”是一种新型光学元件,它的用途很多。
2 鱼儿在水中有自由来去的本领,人们就模仿鱼类的形体造船,以木桨仿鳍。相传早在大禹时期,我国古代劳动人民观察鱼在水中用尾巴的摇摆而游动、转弯,他们就在船尾上架置木桨。通过反复的观察、模仿和实践,逐渐改成橹和舵,增加了船的动力,掌握了使船转弯的手段。这样,即使在波涛滚滚的江河中,人们也能让船只航行自如。
3 鸟儿展翅可在空中自由飞翔。据《韩非子》记载鲁班用竹木作鸟“成而飞之,三日不下”。然而人们更希望仿制鸟儿的双翅使自己也飞翔在空中。早在四百多年前,意大利人利奥那多·达·芬奇和他的助手对鸟类进行仔细的解剖,研究鸟的身体结构并认真观察鸟类的飞行。设计和制造了一架扑翼机,这是世界上第一架人造飞行器。
4
生物在漫长的年代里就是生活在被声音包围的自然界中,它们利用声音寻食,逃避敌害和求偶繁殖。因此,声音是生物赖以生存的一种重要信息。意大利人斯帕兰赞尼很早以前就发现蝙蝠能在完全黑暗中任意飞行,既能躲避障碍物也能捕食在飞行中的昆虫,但是堵塞蝙蝠的双耳后,它们在黑暗中就寸步难行了。面对这些事实,帕兰赞尼提出了一个使人们难以接受的结论:蝙蝠能用耳朵“看东西”。第一次世界大战结束后,1920年哈台认为蝙蝠发出声音信号的频率超出人耳的听觉范围。并提出蝙蝠对目标的定位方法与第一次世界大战时郎之万发明的用超声波回波定位的方法相同。遗憾的是,哈台的提示并未引起人们的重视,而工程师们对于蝙蝠具有“回声定位”的技术是难以相信的。直到1983年采用了电子测量器,才完完全全证实蝙蝠就是以发出超声波来定位的。但是这对于早期雷达和声纳的发明已经不能有所帮助了。
5 在利奥那多·达·芬奇研究鸟类飞行造出第一个飞行器400年之后,人们经过长期反复的实践,终于在1903年发明了飞机,使人类实现了飞上天空的梦想。由于不断改进,30年后人们的飞机不论在速度、高度和飞行距离上都超过了鸟类,显示了人类的智慧和才能。但是在继续研制飞行更快更高的飞机时,设计师又碰到了一个难题,就是气体动力学中的颤振现象。当飞机飞行时,机翼发生有害的振动,飞行越快,机翼的颤振越强烈,甚至使机翼折断,造成飞机坠落,许多试飞的飞行员因而丧生。飞机设计师们为此花费了巨大的精力研究消除有害的颤振现象,经过长时间的努力才找到解决这一难题的方法。就在机翼前缘的远端上安放一个加重装置,这样就把有害的振动消除了。可是,昆虫早在三亿年以前就飞翔在空中了,它们也毫不例外地受到颤振的危害,经过长期的进化,昆虫早已成功地获得防止颤振的方法。生物学家在研究蜻蜓翅膀时,发现在每个翅膀前缘的上方都有一块深色的角质加厚区——翼眼或称翅痣。如果把翼眼去掉,飞行就变得荡来荡去。实验证明正是翼眼的角质组织使蜻蜓飞行的翅膀消除了颤振的危害,这与设计师高超的发明何等相似。假如设计师们先向昆虫学习翼眼的功用,获得有益于解决颤振的设计思想,就可似避免长期的探索和人员的牺牲了。面对蜻蜓翅膀的翼眼,飞机设计师大有相见恨晚之感!
6 从萤火虫到人工冷光
自从人类发明了电灯,生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光,其余大部分都以热能的形式浪费掉了,而且电灯的热射线有害于人眼。那么,有没有只发光不发热的光源呢? 人类又把目光投向了大自然。
在自然界中,有许多生物都能发光,如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等,而且这些动物发出的光都不产生热,所以又被称为“冷光”。
在众多的发光动物中,萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1 500种,它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色,光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率,而且发出的冷光一般都很柔和,很适合人类的眼睛,光的强度也比较高。因此,生物光是一种人类理想的光。
科学家研究发现,萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞,它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下,荧光素在细胞内水分的参与下,与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光,实质上是把化学能转变成光能的过程。
早在40年代,人们根据对萤火虫的研究,创造了日光灯,使人类的照明光源发生了很大变化。近年来,科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素,后来又分离出了荧光酶,接着,又用化学方法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源,不会产生磁场,因而可以在生物光源的照明下,做清除磁性水雷等工作。
现在,人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光,作为安全照明用。
潜水艇是受到鱼的潜游启发而发明、研制出来的。1775年,北美独立战争爆发后,英国殖民统治者凭藉海上优势,纠集大批战舰,轮番轰击美国海陆军,使美军伤亡惨重。当时美军中有一个名叫达韦·布什内尔的将军,不堪英军的欺侮,决心反戈一击。
他一直在苦思冥想:怎样才能炸沉敌舰呢?从空中,无法接近;从水上,无法隐蔽。一次,他走到海边的礁石上,突然看见一条大鱼悄悄潜游到小鱼的下方后,猛地朝上一跃,咬住了一条小鱼。
他从这场“海战”中大受启发:能否造条像大鱼那样的船,潜在水中神不知鬼不觉地钻到英国战舰底下去放水雷,炸它个人飞舰沉呢?鱼在水中自由地上浮下沉是靠鳔,船是否也可以仿造一个“鳔”?
从这个思路出发,布什内尔与军事专家们共同研制成功一艘可在水下潜行的机动船,船的底部做一个类似鱼鳔的水舱,水舱内有两个水泵,船在水面若要下沉时,就往船舱里灌水;船要上浮时,就把空气压进水舱,排出船里的水。
这艘机动船第一次出去就巧妙制服了英国战舰,炸得它人仰马翻。后经逐步改进,就成了现代的潜水艇。
扩展资料:
潜水艇的早期历史
潜艇最早可追溯到15—16世纪的列昂纳多·达芬奇。据说他曾构思“可以水下航行的船”,但这种能力向来被视为“邪恶的”,所以他没有画出设计图。直至一战前夕,潜艇仍被当成“非绅士风度”的武器,其被俘艇员可能被以海盗论处。
16世纪,真实意义的潜艇出现。1578年,英国数学家威廉·伯恩(William Bourne)著书《发明与设计》描述潜艇。1620年,首艘有文字记载的“可以潜水的船只”(submerible vehicles)由荷兰裔英国人克尼利厄斯·雅布斯纵·戴博尔(Cornelius Jacobszoon Drebbel)建成,主要即依据前者的设计,推进力由人力操作的橹产生。
但有人认为那只是“缚在水面船只下方的一个铃铛状东西”,根本不能算潜艇。1620年至1624年,它有两种改良型在泰晤士河上进行实验。2002年,BBC电视节目 “Building the Impossible”播出,马可艾德华兹公司(Mark Edwards)根据当年设计图建成一艘搭载两人的戴博尔型潜艇,并成功潜航于伊顿的Dorney湖。
在第一次世界大战时期,出于军事上的需要,为使舰艇在水下隐蔽航行而制造出潜水艇。当工程技术人员在设计原始的潜艇时,是先用石块或铅块装在潜艇上使它下沉,如果需要升至水面,就将携带的石块或铅块扔掉,使艇身回到水面来。以后经过改进,在潜艇上采用浮箱交替充水和排水的方法来改变潜艇的重量。以后又改成压载水舱,在水舱的上部设放气阀,下面设注水阀,当水舱灌满海水时,艇身重量增加使可它潜入水中。需要紧急下潜时,还有速潜水舱,待艇身潜入水中后,再把速潜水舱内的海水排出。如果一部分压载水舱充水,另一部分空着,潜水艇可处于半潜状态。潜艇要起浮时,将压缩空气通入水舱排出海水,艇内海水重量减轻后潜艇就可以上浮。如此优越的机械装置实现了潜艇的自由沉浮。但是后来发现鱼类的沉浮系统比人们的发明要简单得多,鱼的沉浮系统仅仅是充气的鱼鳔。鳔内不受肌肉的控制,而是依靠分泌氧气进入鳔内或是重新吸收鳔内一部分氧气来调节鱼鳔中气体含量,促使鱼体自由沉浮。然而鱼类如此巧妙的沉浮系统,对于潜艇设计师的启发和帮助已经为时过迟了。
检举 鱼鳔充满空气就上浮,排出空气就下沉。潜艇里也有类似的水舱,用压缩空气调节水舱的注水量就可以控制潜艇上浮或下潜。
.......大部分答案都是楼上的
不过,呵呵,这不是事实,事实上,潜艇的原理不是仿生学的成果,没有借鉴什么鱼类,而且,潜艇的工作方式与鱼鳔没什么共同之处。
外形倒是有仿生学的原理在里面
科学家发现鱼儿会游泳,遂发明了会游泳的潜艇。
鱼鳔充满空气就上浮,排出空气就下沉。潜艇里也有类似的水舱,用压缩空气调节水舱的注水量就可以控制潜艇上浮或下潜。
.......大部分答案都是楼上的
不过,呵呵,这不是事实,事实上,潜艇的原理不是仿生学的成果,没有借鉴什么鱼类,而且,潜艇的工作方式与鱼鳔没什么共同之处。
外形倒是有仿生学的原理在里面
答:从这个思路出发,布什内尔与军事专家们共同研制成功一艘可在水下潜行的机动船,船的底部做一个类似鱼鳔的水舱,水舱内有两个水泵,船在水面若要下沉时,就往船舱里灌水;船要上浮时,就把空气压进水舱,排出船里的水。这艘机动船第一次出去就巧妙制服了英国战舰,炸得它人仰马翻。后经逐步改进,就...
答:在潜水艇的发明过程中,人们借鉴了鱼儿的浮潜原理。鱼儿在水中通过调节自身的鳔来改变自身的密度,从而实现在水中的浮潜。当鱼儿需要上浮时,它会充气使自身密度变小而向上浮;当鱼儿需要下沉时,它会放气使自身密度变大而向下沉。潜水艇是一种能够在水下运行的船只,其原理是通过改变自身的重力来实现浮...
答:人们观察到鱼儿通过改变自身的体积来控制在水中的升降,从而产生了制造潜水艇的想法。潜水艇的设计原理是通过改变自身的重量来实现上浮和下沉。潜水艇内部有多个水舱,当水舱充满水时,潜水艇的重量增加,就会下沉。当水舱排空水时,潜水艇的重量减轻,就会上浮。通过精确控制水舱内的水量,潜水艇可以在水...
答:当鱼要浮起来时,它便放松肌肉,使瞟变大,瞟内充满了空气,鱼所受到的浮力就大,鱼也就能浮起来;如果收缩肌肉,瞟变小了,浮力减小,鱼就下沉;瞟内一定量的气体还能使鱼体比重与水环境的比重相等,这样鱼就会停留在原地,既不上升也不下降。 根据鱼瞟的工作原理,博列里制造了一艘潜水艇。现代潜...
答:鱼鳔 鱼通过鱼鳔肌控制鱼鳔的收缩和膨胀可以使体内空气的含量产生变化而调节身体的密度,在水中产生的浮力也会随之变化,达到上升或下沉的目的。当鱼下潜时,鱼鳔肌会收缩,空间变小,气压变大,以抵消水压的作用。当鱼上浮时,水压变小,鱼鳔肌放松,空间变大,气压变小。
答:4、为了让一种船既能在水面划,又能在海底游,科学家观察到了鱼这种动物。鱼肚中有一种东西叫鱼鳔,里面装满了空气。在鱼想潜到水底时,将鱼鳔中的空气排出,浮力就立刻变小了,鱼可自由地沉下水面。而潜水艇中也有一种机器,里面也装满了空气,将空气一排出,潜水艇便能沉下水底。科学家是按这个...
答:是靠鱼鳔,鱼鳔内含空气,通过鱼鳔肌调节鱼鳔的收缩和膨胀可以使鱼调节身体的密度,在水中上升或下沉,希望对你有帮助
答:四、制作步骤:1、拿到矿泉水瓶后在矿泉水瓶的一端用剪刀或者小刀划出三至四个洞;2、拿三至五个硬币用透明胶带固定在瓶子的同侧;3、用小刀(或剪刀)在瓶盖上戳一个与吸管大小的洞来让吸管插入;4、将瓶子灌满水后就可以进行试验了。五、制作体会:虽然这个小潜水艇比较简单就能做出来,但有些...
答:船――鱼 带刺草――锯 潜水艇――鱼 抗何飞行服――长颈鹿 问题六:人们模仿鱼发明了什么 潜水艇的外形就是模仿鱼的外形(绝大部分鱼的外形是流线型);划船的桨是模仿鱼的鳍;船的舵是根据木浆(鱼尾)进一步发明的;潜水艇的“鲸背效应”是仿照鲸鱼的浮出水面呼吸的习性而发明的 问题七:人...
答:科学家模仿鱼沉浮的方法,发明了潜水艇。潜水艇内装有一个“水仓”,这个水仓相当于鱼的鳔。当潜水艇要下沉时,水仓利用水泵抽满水,潜水艇慢慢地就沉下去了。相反,当潜水艇要浮上来时,只要把水仓里的水排掉,就浮上来了。此外,人们还模仿鲸鱼的外形:“流线型”——头圆尾尖,进一步完善潜水...