2.8《我们来仿生》同步练习（含答案解析）

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2.8《我们来仿生》练习（含答案解析）
一、选择题（每题只有一个正确答案）
1. 在制作手臂模型时，用两根等长的绳子牵拉硬纸板，这根绳子主要模拟了人类手臂中的（ ）。
A. 骨骼
B. 肌肉
C. 关节
D. 皮肤
2. 关于保护色的描述，最准确的是（ ）。
A. 生物的颜色越鲜艳，越不容易被发现
B. 生物的体色与周围环境相似，能起到伪装、隐蔽的作用
C. 所有生物都有保护色，且颜色终身不变
D. 保护色只会吸引天敌，没有任何生存价值
3. 迷彩服的设计灵感来源于生物的（ ），能让穿着者在对应环境中不易被发现。
A. 形态结构
B. 保护色
C. 生活习性
D. 繁殖方式
4. 六足仿生机器人模仿了蚂蚁、竹节虫等昆虫的（ ），这种结构让机器人在特殊路面行走更稳定。
A. 两对足，两两一组行走
B. 三对足，三条足为一组的三角支架步态
C. 四对足，交替前行
D. 单足跳跃的方式
5. 六足机器人无法从事什么工作？（ ）
A. 森林工程勘测
B. 沙地反恐防暴
C. 水下声呐探测
D. 军事侦察
6. 河鲀给人类的启示是，模仿它身体膨大的特点，发明了（ ）。
A. 形状可变的试管刷子
B. 潜水艇
C. 安全帽
D. 降落伞
7. 我们在用普通刷子清洗锥形瓶、烧瓶时，最主要的不方便之处是（ ）。
A. 刷子太硬
B. 刷子无法贴合容器的弧形/锥形内壁，清洁不到位
C. 刷子颜色太浅
D. 刷子手柄太长
8. 我知道（ ）不属于仿生学产品。
A. 假手臂
B. 迷彩服
C. 普通直尺
D. 六足机器人
二、判断题（对的填“T”、错的填“F”）
1. 人类手臂伸直和弯曲时，肌肉、骨骼、关节是各自独立工作的，不需要相互配合。（ ）
2. 假手臂的结构模仿了人类手臂的骨骼连接和关节活动方式，是仿生学在康复领域的应用。（ ）
3. 在进行保护色游戏中，与环境颜色差异越大的小动物卡片，越容易被路过的人发现。（ ）
4. 迷彩服的花纹和颜色模仿了对应环境的色彩，比如林地迷彩服在森林中更隐蔽，海洋迷彩服在海面上更隐蔽。（ ）
5. 蚂蚁、竹节虫等昆虫有四对足，爬行时以四条足为一组支撑身体，这种步态稳定性差。（ ）
6. 六足仿生机器人可以跨越森林、沙地、沼泽等特殊路面，适合从事难度大、有危险性的工作。（ ）
7. 河鲀在受惊时身体会迅速膨大好几倍，这种本领是为了吸引天敌注意，方便被捕食。（ ）
8. 形状可变的试管刷子模仿了河鲀的形态，能更好地贴合锥形瓶、烧瓶的内壁，清洁更彻底。（ ）
三、填空题
1. 人类手臂完成伸直和弯曲动作时，（ ）、（ ）和（ ）会相互配合：（ ）相当于杠杆，传递受力；（ ）提供动力牵拉骨骼，（ ）起到连接和转动的支点作用。
2. 生物的保护色是指（ ）与（ ）的颜色、纹理相近，这种体色能帮助生物（ ），既可以躲避天敌捕食，也可以悄悄接近猎物；人类模仿这一特点设计了（ ），用于伪装隐蔽。
3. 蚂蚁、竹节虫等昆虫有（ ）对足，爬行时以（ ）条足为一组，采用（ ）支架结构交替前行，这种步态在（ ）、（ ）方面表现出明显优势。
4. 工程师借鉴昆虫的三角步态，设计了（ ），这种机器人可以跨越（ ）、（ ）、（ ）等特殊路面，从事工程勘测、反恐防暴、（ ）等危险工作。
5. 河鲀受惊时身体会（ ），技术人员模仿这一形态特点，发明了（ ）的试管刷子，这种刷子可以（ ），更好地贴合锥形瓶、烧瓶的内部形状，解决了普通刷子清洁不到位的问题。
四、简答题
1. 请你结合本节课所学习的手臂模型实验，说明人类手臂是如何完成伸直和弯曲动作的？并解释手臂模型中各材料分别模拟了手臂的什么结构？
2. 什么是仿生学？请你列举3个仿生例子，分别说明它们模仿了哪种生物的什么结构或功能，以及这种设计带来的实际好处。
答案及解析
一、选择题
1.B
解析：人类手臂的运动核心是肌肉牵拉骨骼绕关节转动：肌肉通过收缩、舒张产生拉力，带动骨骼运动。在手臂模型中，绳子的作用是牵拉硬纸板产生屈伸动作，和肌肉牵拉骨骼的功能完全一致，因此绳子模拟的是肌肉。
2.B
解析：保护色是生物在长期进化中形成的生存策略：生物的体色和周围环境的颜色、纹理相近，能融入环境，起到伪装、隐蔽的作用，既可以躲避天敌的捕食，也可以悄悄接近猎物完成捕食。
3.B
解析：迷彩服的设计逻辑是模仿生物保护色，不同环境的迷彩服，颜色和纹理会匹配对应环境的特征，如林地迷彩模仿落叶、植被，海洋迷彩模仿海水，让穿着者融入背景，不易被发现。
4.B
解析：蚂蚁、竹节虫等昆虫有三对足，爬行时会将三条足分为一组，形成三角形支架结构交替前行。三角形支架本身具有极强的稳定性，这种步态让昆虫在爬行时身体更平稳，能轻松跨越障碍物。六足机器人正是模仿这一三对足、三角支架步态的结构，因此在特殊路面行走更稳定。
5.C
解析：六足机器人是模仿昆虫的陆地行走结构，核心功能是在森林、沙地、沼泽等陆地特殊路面移动，从事工程勘测、反恐防暴、军事侦察等陆地危险工作。水下声呐探测是声呐设备的功能，和六足机器人的陆地行走功能无关，因此无法从事这项工作。
6.A
解析：河鲀在受惊时会吸入大量水或空气，身体迅速膨大好几倍，以此吓退天敌。技术人员模仿这身体形态可变的特点，发明了形状可变的试管刷子：刷头可以像河鲀一样膨胀变形，贴合锥形瓶、烧瓶的弧形内壁，解决清洁死角问题。
7.B
解析：锥形瓶、烧瓶的内壁是弧形或锥形，普通刷子的刷头形状固定，无法贴合这类容器的内壁，会导致容器角落、底部的污渍清洁不到位，这是用普通刷子清洗时最核心的不方便之处。
8.C
解析：仿生学是模仿生物的形态、结构或功能，设计人造物品的学科。假手臂模仿人类手臂的结构功能，迷彩服模仿生物的保护色，六足机器人模仿昆虫的步态，这些都是典型的仿生产品。普通直尺是平直的测量工具，没有模仿任何生物的形态、结构或功能，因此不属于仿生产品。
二、判断题
1.F
解析：人类手臂的伸直和弯曲是一个协同系统，骨骼作为杠杆传递力，关节作为支点让骨骼转动，肌肉通过收缩或舒张提供牵拉的动力。如果三者独立工作，手臂无法完成任何动作，必须相互配合才能实现屈伸。
2.T
解析：假手臂是仿生学在康复领域的应用：它模仿人类手臂的骨骼分段结构和关节活动方式，能实现类似人类手臂的弯曲、抓取动作，帮助肢体残疾的人恢复部分肢体功能。
3.T
解析：保护色的核心逻辑是体色与环境越接近，越不容易被发现。反之，小动物卡片的颜色和环境差异越大，就会和背景形成强烈视觉对比，更容易被路过的人快速发现，这和生物保护色的生存原理完全一致。
4.T
解析：迷彩服是典型的保护色仿生应用：不同环境的迷彩服会针对性模仿环境色彩，比如林地迷彩的绿、棕纹理模仿森林的落叶和植被，在森林中能融入背景；海洋迷彩的蓝色纹理模仿海水，在海上更隐蔽。这种设计让穿着者在对应环境中不易被发现。
5.F
解析：蚂蚁、竹节虫等昆虫有三对足，爬行时以三条足为一组，形成三角形支架结构交替前行。三角形支架的稳定性极强，这种步态让昆虫在爬行时更平稳，能轻松跨越障碍物。
6.T
解析：六足机器人模仿昆虫的三角步态，这种步态让机器人在行走时形成稳定的三角形支架，因此可以轻松跨越森林、沙地、沼泽等普通车辆无法通行的特殊路面。同时，机器人可以代替人类从事工程勘测、反恐防暴、军事侦察等难度大、有危险性的工作，避免人类直接暴露在危险环境中。
7.F
解析：河鲀在受惊时身体迅速膨大，是一种防御行为：通过让自己的体型变大，看起来更有威慑力，从而吓退天敌，保护自己不被攻击，而不是为了吸引天敌方便被捕食。这种行为是河鲀生存的重要手段。
8.T
解析：普通刷子的刷头形状固定，无法贴合锥形瓶、烧瓶的弧形/锥形内壁，清洁时会留下死角。形状可变的试管刷子模仿了河鲀身体膨大的形态特点，刷头可以膨胀变形，完全贴合容器内壁，能清洁到普通刷子碰不到的角落，解决了清洁不到位的问题。
三、填空题
1.肌肉；骨骼；关节；骨骼；肌肉；关节
解析：人类手臂的运动是经典的杠杆系统：骨骼作为杠杆，传递肌肉产生的拉力；关节是支点，让骨骼可以绕着它转动；肌肉是动力来源，通过收缩和舒张牵拉骨骼，带动关节运动，实现手臂的伸直和弯曲。
2.体色；周围环境；伪装隐蔽；迷彩服
解析：保护色是生物的生存策略：生物的体色和周围环境的颜色、纹理相近，能融入环境，伪装自己，既可以躲避天敌的捕食，也可以悄悄接近猎物完成捕食。人类模仿这一特点，设计了迷彩服、伪装网等产品，实现隐蔽伪装的目的。
3.三；三；三角形；稳定性；机动性
解析：蚂蚁、竹节虫等昆虫有三对足，爬行时将三条足分为一组，形成三角形支架结构交替前行。三角形结构本身具有极强的稳定性，这种步态让昆虫在爬行时身体更平稳，同时可以灵活调整步伐，跨越障碍物，在稳定性和机动性上表现出色。
4.六足仿生机器人；森林；沙地；沼泽；军事侦察
解析：工程师借鉴昆虫三角步态的稳定性、机动性优势，设计了六足仿生机器人。这种机器人可以在森林、沙地、沼泽等特殊路面行走，因此能代替人类从事工程勘测、反恐防暴、军事侦察等难度大、有危险性的工作，保障人类安全。
5.迅速膨大好几倍；形状可变；膨胀变形
解析：河鲀在受惊时会吸入大量水或空气，身体迅速膨大好几倍，以此吓退天敌。技术人员模仿这一形态变化的特点，发明了形状可变的试管刷子，刷头可以像河鲀一样膨胀变形，贴合锥形瓶、烧瓶的内壁，解决了普通刷子无法清洁容器角落的问题，让清洁更彻底。
四、简答题
1. 手臂伸直和弯曲的配合原理：人类手臂的伸直和弯曲是一个协同的杠杆运动，当手臂弯曲时，上臂的肌肉收缩，产生拉力，牵拉前臂的骨骼绕着关节向内侧转动，手臂弯曲；当手臂伸直时，另一组肌肉收缩，牵拉骨骼绕关节向外侧转动，手臂伸直。整个过程中，骨骼作为杠杆传递力，关节作为支点让骨骼转动，肌肉作为动力源牵拉骨骼，三者必须紧密配合，才能完成屈伸动作。
手臂模型的结构模拟：硬纸板模拟人类手臂的骨骼，作为杠杆传递拉力，支撑手臂形态；铆钉模拟手臂的关节，作为转动的支点，让手臂可以绕着它弯曲、伸直；绳子模拟手臂的肌肉，通过牵拉带动硬纸板绕铆钉运动，实现手臂的屈伸；剪圆的纸板模拟手臂的连接结构，让模型更贴合真实手臂的形态，让运动更顺畅。
2. 仿生学是人类观察、研究生物的形态结构、生理功能和生存策略，从中获得灵感，模仿这些特点来设计、制造人造物品，解决工程、生活中实际问题的一门学科。简单来说，就是向生物学习，把生物的生存优势转化为人类的技术优势。
假手臂或手臂模型：模仿人类手臂骨骼关节肌肉配合的结构和功能，设计出可以屈伸、抓取的假手臂，帮助肢体残疾的人恢复部分肢体功能，提升生活自理能力和生活质量；迷彩服：模仿生物的保护色，如蚱蜢、青蛙的体色与环境融合，设计出不同环境的迷彩服，让穿着者在对应环境中不易被发现，实现伪装隐蔽，用于军事、户外探险等场景；六足机器人：模仿蚂蚁、竹节虫等昆虫的三对足和三角支架步态，设计出六足仿生机器人，这种机器人稳定性强、机动性好，可以跨越森林、沙地等特殊路面，代替人类从事工程勘测、反恐防暴等危险工作，保障人类安全；形状可变的试管刷子：模仿河鲀身体膨大的形态特点，设计出可以变形的刷头，能贴合锥形瓶、烧瓶的内壁，解决了普通刷子清洁不到位的问题，让实验室容器的清洁更彻底，保障实验安全。
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