【素养测评】苏教版（2017秋）五年级下册科学第二单元《仿生》测试基础卷 （含答案）

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【素养测评】苏教版科学五年级下册
第二单元《仿生》测试基础卷
题号 一 二 三 四 五 六 总分
得分
一、知识广场（每空 1 分，共 10 分）
人们根据葱叶的结构特性，设计、制造出了筒形的物品，这就是（ ）。
蛋壳具有较大的（ ），是因为它的形状近似于（ ）。
蝙蝠在飞行时会发出（ ），这些声波碰到障碍物会反射回来，根据回声到来的方位和时间，蝙蝠可以确定目标的位置和距离。
雷达通过发射和接收（ ）来发现目标，其原理与蝙蝠的（ ）定位相似。
在仿生学中，人们模仿生物的（ ）、（ ）和（ ）等，来改进或创造新技术、新设备。
许多桥梁建成拱形，主要是为了（ ）。
二、判断大厅（每题 2 分，共 20 分）
所有的生物都能给人类带来启示，用于发明创造。（ ）
模仿海豚皮肤的特殊结构制成的泳衣，能减小水的阻力，提高游泳速度。（ ）
蛋壳很薄，所以它的承受力很小。（ ）
蝙蝠发出的超声波人耳都能听到。（ ）
雷达既能探测空中目标，也能探测地面和海面目标。（ ）
只要模仿生物的外形，就能发明出实用的技术和产品。（ ）
蜂窝的结构是六边形，这种结构既节省材料又具有较强的承受力。（ ）
人们根据苍蝇的复眼发明了蝇眼照相机。（ ）
仿生学只与生物学有关，与其他学科没有联系。（ ）
为了更好地进行仿生研究，我们应该尽可能多地捕捉野生动物进行观察。（ ）
三、选择乐园（每题 2 分，共 30 分）
（ ）属于仿生学成果。
A. 飞机 B. 汽车 C. 自行车
人们模仿荷叶表面的（ ）特性，发明了自清洁材料。
A. 防水、抗污 B. 光合作用 C. 颜色
关于拱形结构的说法，错误的是（ ）。
A. 拱形结构能把压力向下向外传递
B. 拱形结构的承受力比平面结构小
C. 许多建筑都采用拱形结构来增加坚固程度
4. 蝙蝠在黑暗中能准确地捕捉飞虫，主要是依靠（ ）。
A. 眼睛 B. 超声波 C. 嗅觉
5. 雷达发射的电磁波遇到目标后会（ ）。
A. 被吸收 B. 被反射 C. 直接穿过
6. 下列哪种生物的结构或功能与发明雷达无关（ ）。
A. 蝙蝠 B. 海豚 C. 飞鸟
7. 人们根据响尾蛇能感知红外线的特点，发明了（ ）。
A. 红外线夜视仪 B. 电子蛙眼 C. 防毒面具
8. 下列关于仿生学的说法，正确的是（ ）。
A. 仿生学就是模仿生物的外形
B. 仿生学是一门古老的学科，没有发展前景
C. 仿生学能为解决人类面临的问题提供新思路
9. 鸡蛋能承受较大压力的主要原因是（ ）。
A. 鸡蛋壳很厚 B. 鸡蛋是拱形结构 C. 鸡蛋内部有蛋清和蛋黄
10. 下列建筑中，没有运用拱形结构来增加坚固程度的是（ ）。
A. 赵州桥 B. 金字塔 C. 悉尼歌剧院
11.人们模仿萤火虫发光原理，发明了（ ）。
A. 日光灯 B. 白炽灯 C. 霓虹灯
12. 下列关于生物与仿生关系的说法，错误的是（ ）。
A. 生物为仿生学提供了丰富的灵感 B. 仿生产品一定比生物原型更先进
C. 仿生学的发展离不开对生物的观察和研究
13. 为了探究不同形状物体的承受力，小明用同样的纸分别制作了圆柱形、三角形和正方形的纸筒，然后在纸筒上放置重物，观察纸筒的变化。在这个实验中，改变的条件是（ ）。
A. 纸的材质 B. 纸筒的形状 C. 重物的重量
14. 下列哪种动物的结构或功能与发明潜水艇有关（ ）。
A. 鱼 B. 鸟 C. 蝴蝶
15. 仿生学研究需要多学科的知识，其中不包括（ ）。
A. 物理学 B. 化学 C. 历史学
四、问题城堡（每题 4 分，共 20 分）
请举例说明生物的形态结构对仿生学的启示。
简述拱形结构在建筑中的优势，并举例说明。
蝙蝠的回声定位与雷达的工作原理有哪些相似之处？
请说明仿生学对人类生活的重要意义。
你认为在进行仿生研究时，应该注意哪些问题？
五、科学探究（8 分）
在一次课外实践活动中，老师让同学们探究不同形状的物体对风的阻力大小。小明和他的同学们准备了以下材料：同样大小和材质的纸张、剪刀、胶水、风扇、电子秤。他们设计了如下实验：
用纸张制作三种不同形状的物体：圆形、方形和流线型。
将风扇固定在一个位置，调整风扇风速为一档。
把制作好的圆形物体放在风扇前一定距离处，用电子秤测量风扇吹动圆形物体时对电子秤产生的压力，记录数据。
按照同样的方法，依次测量方形物体和流线型物体受到风扇吹动时对电子秤产生的压力。
（1）在这个实验中，变量是什么？控制不变的因素有哪些？（3 分）
（2）预测实验结果，并说明理由。（3 分）
（3）通过这个实验，你能得出什么结论？（2 分）
六．拓展长廊（每题６分，共 12 分）
1. 假如你是一位城市公园设计师，现在要设计一个具有独特生态功能的公园景观湖。结合仿生学知识，你将如何从生物的结构、功能或行为中获取灵感来设计这个景观湖，以实现生态环保、美观且兼具一定功能性的目标？
2.在文学作品中，我们常能看到作者运用丰富的想象力描绘生物的神奇之处。请结合一部你熟悉的文学作品，谈谈其中对生物特性的描写如何与科学中的仿生学理念相呼应，以及这种呼应如何丰富了作品的内涵或带给读者怎样的启示。
参考答案
一、知识广场
仿生
解析：仿生是模仿生物的某些结构和功能来发明创造各种仪器设备的方法，以葱叶结构设计筒形物品符合仿生定义。
承受力、拱形
解析：拱形结构能将压力分散，蛋壳的拱形结构使其具有较大承受力。
超声波
解析：蝙蝠利用超声波回声定位来导航和捕食，这是其独特的生存技能。
电磁波、回声
解析：雷达是现代科技中利用电磁波工作，模拟蝙蝠回声定位功能来探测目标。
形态、结构、功能
解析：仿生学主要从生物的形态、结构和功能等方面获取灵感，进行技术和设备的创新。
增加桥的承载能力
解析：拱形结构能把桥面临的压力分散，从而增加桥梁承载能力，使其更稳固。
二、判断大厅
×
解析：虽然很多生物能给人类启示，但不是所有生物都已经或者能够被人类用于发明创造，该说法过于绝对。
√
解析：海豚皮肤特殊结构有助于其在水中快速游动，模仿其结构制作泳衣可减小阻力，提高游泳成绩。
×
解析：蛋壳虽薄，但因其拱形结构能分散压力，实际承受力较大。
×
解析：人耳能听到的声音频率范围有限，蝙蝠发出的超声波频率高于人耳听觉上限，人耳听不到。
√
解析：雷达通过发射和接收电磁波工作，可对空中、地面、海面目标进行探测定位。
×
解析：仿生不仅要模仿生物外形，更要深入研究生物的结构和功能等，才能发明出实用的技术和产品。
√
解析：六边形蜂窝结构紧密，能充分利用空间，节省材料，且承受力强。
√
解析：苍蝇复眼由许多小眼组成，具有独特视觉功能，模仿其复眼结构发明了蝇眼照相机，可一次拍摄多张照片。
×
解析：仿生学是多学科交叉领域，涉及生物学、物理学、工程学、材料学等多个学科。
×
解析：大量捕捉野生动物会破坏生态平衡，且很多野生动物受法律保护，应通过合理科学方式如观察纪录片、实地观察（不干扰其正常生活）等进行仿生研究。
三、选择乐园
A
解析：飞机的发明受到鸟类飞行的启发，属于仿生学成果；汽车和自行车主要基于机械原理和工程设计，并非直接源于仿生学。
A
解析：荷叶表面具有纳米级的微小突起，使其具有防水、抗污特性，模仿此特性发明了自清洁材料。
B
解析：拱形结构能将压力向下向外传递，其承受力比平面结构大，所以许多建筑采用拱形增加坚固程度，B 选项说法错误。
B
解析：蝙蝠靠发出和接收超声波，利用回声定位在黑暗中准确捕捉飞虫。
B
解析：雷达发射电磁波，遇到目标后电磁波被反射回来，雷达接收反射波确定目标位置等信息。
C
解析：雷达原理源于蝙蝠回声定位，海豚也利用类似超声定位，而飞鸟飞行主要靠翅膀等结构，与雷达发明原理无关。
A
解析：响尾蛇能感知红外线，据此发明红外线夜视仪，可在夜间感知物体发出的红外线成像；电子蛙眼模仿蛙眼视觉功能，防毒面具与猪鼻子对毒气过滤有关。
C
解析：仿生学不仅模仿外形，还研究生物结构和功能；仿生学是不断发展的学科，前景广阔，能为解决人类问题提供新思路。
B
解析：鸡蛋壳薄，但因其近似拱形结构，能分散压力，所以能承受较大压力。
B
解析：赵州桥是典型拱形石桥，悉尼歌剧院部分结构有拱形元素；金字塔是四棱锥形结构，未运用拱形结构增加坚固程度。
A
解析：萤火虫发光是高效冷光，模仿其发光原理发明日光灯，发光效率高且节能；白炽灯靠灯丝发热发光，霓虹灯靠气体放电发光，原理与萤火虫不同。
B
解析：生物为仿生学提供灵感，仿生学发展依赖对生物观察研究；但仿生产品不一定比生物原型更先进，各有特点，B 选项说法错误。
B
解析：实验目的是探究不同形状物体承受力，所以改变条件是纸筒形状，纸材质和重物重量应保持相同。
A
解析：鱼通过鱼鳔改变自身比重在水中沉浮，潜水艇模仿此原理，通过改变自身重量实现沉浮。
C
解析：仿生学涉及生物学、物理学、化学、工程学等多学科知识，与历史学关系不大。
四、问题城堡
1. 答案：例如鸟类的翅膀，其形态呈流线型，且翅膀上的羽毛排列有利于产生升力和控制飞行方向。人们受此启示，设计制造出飞机的机翼，同样采用流线型设计，以减少空气阻力，实现飞行功能。又如，蜻蜓的翅膀末端有一块加厚的部分，叫翅痣，能防止翅膀在快速飞行时颤抖破裂。科学家模仿这一结构，在飞机机翼末端安装配重装置，解决了飞机高速飞行时机翼震颤的问题。
解析：从常见生物鸟类和蜻蜓翅膀形态结构入手，阐述其特点以及对飞机机翼设计和解决机翼震颤问题的启示，体现生物形态结构在仿生学中的应用。
答案：拱形结构在建筑中的优势主要有两点。一是能承受较大压力，拱形结构可将受到的压力向下向外传递，使各部分受力均匀，从而增加建筑的承载能力。二是节省材料，在满足一定承载要求下，相比其他结构可减少材料使用。例如赵州桥，它采用单孔敞肩石拱结构，桥身坚固，历经千年仍保存完好，充分利用拱形结构优势，既承载大量行人车马通行压力，又节省石材等建筑材料。
解析：从承载压力和节省材料两方面说明拱形结构优势，以赵州桥为例阐述其在实际建筑中的体现。
答案：蝙蝠回声定位与雷达工作原理相似之处在于，蝙蝠通过喉咙发出超声波，超声波遇到障碍物反射回来，蝙蝠根据回声到来的方位和时间确定目标位置和距离。雷达则是通过发射天线发射电磁波，电磁波遇到目标后被反射，雷达接收天线接收反射波，通过分析反射波的信息确定目标的距离、方位等。两者都是通过发射波并接收反射波来探测目标，利用波的反射特性实现对目标的定位和追踪。
解析：分别阐述蝙蝠回声定位和雷达工作过程，对比得出两者都利用波反射探测目标的相似点。
答案：仿生学对人类生活意义重大。在交通领域，模仿鸟类和昆虫飞行原理发明飞机，大大缩短出行时间，促进全球交流；在医疗领域，依据生物的结构和功能研发出人造器官，为患者带来希望；在材料领域，模仿荷叶自清洁特性发明自清洁材料，广泛应用于建筑、服装等行业，减少清洁成本。仿生学还在军事、农业等多领域发挥作用，改善人类生活质量，推动科技进步。
解析：从交通、医疗、材料等多领域举例说明仿生学对人类生活在出行、健康、生活便利性等方面的积极影响和推动作用。
答案：在进行仿生研究时，首先要尊重和保护生物多样性，不能因研究而过度捕捉或破坏生物栖息地，避免对生态环境造成损害。其次，要深入研究生物的结构和功能原理，不能仅模仿表面形态，确保仿生产品能真正发挥预期效果。再者，要结合多学科知识，仿生学涉及生物、物理、化学等多学科，综合运用各学科知识才能实现创新。最后，要注重安全性和实用性，仿生产品需经过严格测试，确保在实际应用中安全可靠且实用。
解析：从生物保护、原理研究、学科融合、产品特性等方面阐述仿生研究注意事项，保证研究科学合理进行。
五、科学探究
答案：
（1）变量是物体的形状。控制不变的因素有：纸张的大小和材质、风扇的风速、风扇与物体的距离、测量压力的工具（电子秤）。
解析：实验目的是探究不同形状物体对风的阻力大小，所以变量是物体形状。为保证实验准确性，其他可能影响风对物体作用力的因素要保持不变。
（2）预测结果：流线型物体受到风扇吹动时对电子秤产生的压力最小，方形物体次之，圆形物体最大。理由：流线型物体在空气中运动时，空气能更顺畅地流过其表面，受到的空气阻力较小；方形物体的棱角使空气流动受到阻碍，阻力较大；圆形物体相对方形物体虽空气流动稍好，但仍不如流线型物体，所以阻力也较大。
解析：根据生活经验和流体力学知识，流线型物体空气阻力小，方形和圆形物体相对阻力大，据此预测结果并说明理由。
（3）结论：在相同条件下，不同形状的物体对风的阻力大小不同，流线型物体受到的风阻力相对较小。
解析：通过实验结果对比得出不同形状物体风阻力不同，流线型物体风阻力小的结论。
六、拓展长廊
1. 答案：
生态环保方面：我会借鉴湿地生态系统中水生植物净化水质的功能。例如芦苇，它的根系发达，能吸收水中的氮、磷等营养物质，还能过滤杂质。在景观湖周边种植类似芦苇的水生植物带，模拟自然湿地净化系统，帮助净化湖水，减少人工净化成本，维持湖水的生态平衡。
美观方面：从荷叶的形态获取灵感。荷叶的圆形叶片和优雅的姿态极具美感，可设计一些荷叶形状的浮岛，错落有致地分布在湖面上。浮岛上种植色彩斑斓的水生花卉，不仅增加景观的层次感和色彩丰富度，还为鸟类、昆虫等提供栖息和觅食场所，营造出自然和谐的美感。
功能性方面：模仿水獭建造堤坝的行为。在湖的一侧建造一个可调节的 “生态堤坝”，类似水獭坝的结构。旱季时，可适当调节堤坝高度，储存湖水，保障周边植物灌溉用水；雨季时，通过调节堤坝，合理排水，防止湖水泛滥，起到调节水位的功能，增强公园应对不同季节水文变化的能力。
解析：本题从生态环保、美观和功能性三个目标出发，分别从水生植物净化水质功能、荷叶形态以及水獭建造堤坝行为获取灵感，阐述如何应用仿生学设计景观湖，体现了对生物结构、功能和行为的借鉴在实际场景中的应用。
2. 答案：以儒勒 凡尔纳的《海底两万里》为例。作品中对鹦鹉螺号潜艇的描写与仿生学理念相呼应。鹦鹉螺号的外形类似鹦鹉螺，这种海洋生物的外壳结构坚固且符合流体力学原理。在科学的仿生学中，人们正是从生物的外形结构获取灵感应用于设计。
在文学层面，这样的描写丰富了作品内涵。它不仅赋予鹦鹉螺号神秘而独特的形象，让读者感受到科技与自然融合的奇妙，还通过对潜艇强大功能的描述，展现了人类对生物特性深入理解后进行创新创造的能力。这启示读者，自然界的生物是无尽的智慧宝库，人类可以从生物身上汲取灵感，实现科技进步。同时，也让读者意识到人与自然相互关联，人类应在探索自然、利用自然的过程中，保持对自然的敬畏之心。
解析：先选取《海底两万里》这部作品，指出其中鹦鹉螺号与鹦鹉螺外形的呼应关系，体现仿生学理念。接着从文学角度分析这种呼应丰富作品内涵，带给读者对科技进步、人与自然关系等方面的启示，展现语文与科学跨学科融合的理解。
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