Цель урока:
- Познакомиться с природой звука, его основными характеристиками и видами (музыкальные звуки, шум),
- Показать синтез физики и музыки, раскрыть значимость звука как средства общения людей и компонента их духовной жизни,
- Продолжить формирование умения выявлять причинно-следственные связи
- Сформировать у учащихся представление о разнообразии музыкальных инструментов
- Развивать умения сравнивать, использовать имеющие сведения, для получения новых знаний,
- Развивать у учащихся мыслительную деятельность,
- Формирование потребности в восприятии музыки.
Оборудование:
- Музыкальные инструменты: баян, скрипка, гусли, погремушки, барабан, бубен, горн, колокольчики, курай, треугольник
- Камертон, камертон на резонаторном ящике, микрофон,
- Аудиокассеты “Рёв льва”, “Морской бриз”, “Волшебство леса”, “Шум водопада”, “Орган”, “Флейта”, “Саксофон”
- 6 бутылок, карточки с надписями: ударная группа, духовая группа, струнная группа, клавишная группа.
- Персональный компьютер, мультимедийный проектор, магнитофон, презентация “Физика и музыка” созданная силами учителя и учеников(Ее можно спросить у автора статьи).
Ход урока.
1. Организационный момент.
Сегодня вам понадобятся знания из области физики, музыки, биологии. Как же могут быть связаны такие, казалось бы, несовместимые предметы? Их может объединить звук. Назовем наш урок “Физика и музыка” (слайд 1).
2. Основная часть.
1) Беседа по теме.
Еще с древних времен звуки служили людям средством связи и общения друг с другом, средством познания мира и овладения тайнами природы. Звуки – наши неизменные спутники. Они по-разному действуют на человека: радуют и раздражают, умиротворяют и придают силы, ласкают слух и пугают своей неожиданностью. Звуки окружают нас с самого раннего детства. Самый первый звук – голос матери, первые игрушки – погремушки, затем – мягкие музыкальные игрушки. Вам всегда казалось, что звук – явление музыкальное, но сегодня мы попытаемся показать и доказать, что это и физическое явление. Что же такое звук?
С глубокой древности человека окружали звуки, иначе он не научился бы говорить. Вначале – только природные – рёв дикого животного (запись), пение птиц (запись). Вскоре люди научились передавать информацию на расстояние при помощи барабанов, во время охоты определять приближение стада животных. Сейчас нас окружает море звуков, в том числе и вредных для здоровья: гул самолетов, рёв мотоциклов, урчание автомобилей, шум заводов и т.п. Так что же такое звук?
По действию, производимому на нас, все звуки делятся на две группы: музыкальные звуки и шумы.
Очень давно люди научились находить приятные сочетания звуков – музыкальные мелодии. Чарующее действие музыки породило много поэтических легенд, в которых звукам приписывались даже волшебные свойства: музыка якобы может усмирить зверей, сдвинуть с места леса и скалы, удерживать потоки воды. Люди научились создавать музыкальные инструменты и заложили основы акустики – науки о звуках. Первые акустические опыты приписываются греческому ученому и философу Пифагору.
Звук создается источниками, распространяется в упругой среде (в воздухе, жидкости или твердом теле), воспринимается приемниками (слайд 2).
Ощущение звука возникает при воздействии на органы слуха волн, распространяющихся в воздухе или других средах. Естественным приемником звуковых волн является ухо. Человеческое ухо воспринимает колебания в диапазоне примерно от 20 Гц до 20 кГц. Животные в качестве звука могут воспринимать волны несколько иных частот. Ухо является исключительно чувствительным органом, мы воспринимаем звук уже при давлении звуковой волны, равном 10-6 Па.
Чувствительность уха к высоте звука меняется с возрастом: в детстве мы слышим высокочастотные звуки лучше, чем в зрелом возрасте (слайд 3).
Орган слуха состоит из наружного, среднего и внутреннего уха. К наружному уху относятся слуховая раковина и наружный слуховой проход. Парные слуховые проходы позволяют точнее локализовать источник звука. Наружное ухо имеет форму воронки. Его строение существенно влияет на восприятие звуков. Слуховой проход представляет собой резонатор, собственная частота колебаний которого близка к 3000 Гц.
К среднему уху относятся евстахиева труба и три мелкие косточки – молоточек, наковальня и стремечко. Молоточек соединён с барабанной перепонкой, а стремечко- с мембраной овального окна, разграничивающей среднее и внутреннее ухо. Эти косточки образуют систему рычагов, которые преобразуют колебания воздуха в колебания жидкости.
Внутренне ухо состоит из сложной системы сообщающихся между собой каналов и полостей, называемой лабиринтом. Часть лабиринта представлена улиткой – спирально закрученной трубкой, состоящей из 2,5 витков. Улитка состоит из трёх каналов, разделённых двумя эластичными мембранами. Внутри каналов находится жидкость. Овальное окно располагается у основания одного из этих каналов. У основания другого канала находится закрытое перепонкой отверстие – круглое окно, которое ведёт в среднее ухо. На основной мембране расположены рецепторы слуха – кортиев орган, состоящий из рецепторных клеток с выступающими над ними волосками. Колебания мембраны овального окна передаются жидкости, находящейся в каналах. Колебания жидкости воспринимаются рецепторными клетками, В них возникают импульсы, которые по слуховому нерву достигают подкорковых образований и далее поступают в височную область коры, где и преобразуются в слова.
Одним из технических приемников звуковых волн является микрофон (слайд 4). С его помощью звуковые колебания преобразуются в электрические. Микрофоны, как и ухо также характеризуются определенной чувствительностью.
Мы живем в океане звуков. Звук создается источниками звука (слайд 5). Выясним, как рождается звук.
2) Демонстрация опыта
Закрепим камертон на штативе. После удара молоточком по ножке камертона мы слышим звук. Поднесем шарик, подвешенный на нити к камертону. При соприкосновении с ножкой камертона шарик отскакивает в сторону. Следовательно, ножки камертона колеблются, колеблющееся тело порождает звук. Закрепим камертон на деревянной коробке и ударим молоточком по ножке. Мы слышим звук более громкий по сравнению со звуком камертона без резонаторного ящика. Излучение камертона усилилось благодаря явлению резонанса.
Рассмотрим источник человеческого голоса (слайд 6): воздух, которым мы дышим, выходит из легких через дыхательное горло в гортань. В гортани находятся голосовые связки. Под давлением выдыхаемого воздуха они начинают колебаться. Роль резонатора играют полости рта и носа (головной резонатор), а также грудь (грудной резонатор). Для членораздельной речи кроме голосовых связок необходимы также язык, губы, щеки, мягкое нёбо и надгортанник. Высота человеческого голоса зависит от длины и толщины голосовых связок. От особенностей их строения зависит и тембр – индивидуальная окраска звука, по которым мы различаем голоса знакомых людей.
Звуки бывают разные. Музыкальные инструменты издают музыкальные звуки – чистые, звонкие, обладающие определенной высотой, смысловой выразительностью. Большинство людей согласятся с тем, что звуки, идущие от колеблющихся струн, язычков, ножек камертона и вибрирующих связок певца – музыкальные. Вообще, для музыкального звука существенно, чтобы колебания повторялись через равные промежутки времени. Звуковыми колебаниями называют колебания определённой частоты, распространяющиеся в упругих средах. Достигая уха, они вызывают ощущения, которые и называют звуком. Источником звука всегда является колеблющееся тело: струна, камертон, столб воздуха. Проводником звука может быть любая упругая среда. А колебания, производимые движущимися поездами, вагонами и т. п., происходят нерегулярно, - это и есть шум.
Музыкальные звуки издают различные музыкальные инструменты (слайд 7). В соответствии с источником звука они делятся на различные группы.
Инструменты разделяют по двум основным признакам: источнику звука и способу извлечения звука.
Например, по первому признаку инструменты делят на самозвучащие, мембранные, струнные и духовые.
В самозвучащих инструментах источником звука является сам материал, из которого сделан инструмент или его часть. В эту группу входит большинство ударных инструментов (за исключением барабанов) и некоторые другие.
По способу извлечения звука самозвучащие инструменты подразделяются на три группы:
- щипковые (варган);
- фрикционные (краатспилль, гвоздевая и стеклянная гармоники): инструмент вибрирует из-за трения другим предметом, напр., смычком;
- ударные (ксилофон, тарелки, кастаньеты);
- духовые самозвучащие (напр., aeolsklavier (англ.)): инструмент вибрирует в результате прохождения через него потока воздуха
В мембранных инструментах источник звука - туго натянутая мембрана.
Дальнейшее подразделение включает:
- фрикционные (бугай): звук достигается за счёт трения о мембрану;
- ударные (барабан, литавры);
В струнных инструментах источником звука являются одна или несколько струн. Сюда относятся и некоторые клавишные инструменты (напр., фортепиано, клавесин).
Струнные подразделяют далее на группы:
- щипковые (балалайка, арфа, гитара, клавесин);
- смычковые (кеманча, скрипка);
- ударные (цимбалы, фортепиано, клавикорд);
В духовых инструментах (аэрофонах) источник звука - столб воздуха. Выделяются следующие группы:
- флейтовые (флейта): звук образуется в результате рассекания потока воздуха о грань инструмента;
- язычковые (зурна, гобой, кларнет, фагот):
источник звука - вибрирующий язычок;
мундштучные (труба): звук возникает за счёт колебания губ исполнителя.
3) Выступление учащихся (презентация домашних работ)
Предоставим слово нашим экспертам. (Приложение 1, Приложение 2, Приложение 3). Выступление ребят о музыкальных инструментах с показом презентации и опытов (слайд 8-16).
3. Закрепление.
Чем отличаются друг от друга звуки разных инструментов?
Это очень просто. Есть 3 важных понятия, характеризующих звуки. Первое понятие – громкость. Определяется действием звука на орган слуха. Но это весьма субъективно. Ведь среди нас есть тугоухие, а есть острослышащие. Поэтому в физике пользуются понятием интенсивность звука. Его можно измерить, он зависит от амплитуды колебаний и от площади тела, совершающего колебания. Единица громкости – белл.
Второе важное понятие – это высота тона. В физике она характеризуется частотой колебаний. Наинизший из слышимых человеком музыкальных звуков имеет частоту 16 колебаний в секунду. Он извлекается органом (запись).
Третье понятие – это тембр звука. Получить чистый звук со строго определенной частотой колебаний очень трудно, даже при полном отсутствии шумов.
Любое колеблющееся тело издает звук не только одного, основного, тона. Они всегда выше основного и называются обертонами, т.е. верхними тонами. Именно они и позволяют нам различать звуки инструментов, голоса людей, даже если они равны по высоте. Каждому звуку обертоны придают своеобразную окраску, или как говорят, тембр. Если обертоны близки по высоте к основному звуку, то он нам кажется мягким, бархатным. Мы говорим: “Какой приятный тембр!” когда же обертоны значительно выше основного тона, мы слышим неприятный, резкий, металлический голос или звук.
Абсолютная тишина пугает и угнетает человека. Недаром космонавты считают одним из самых тяжёлых испытаний пребывание в сурдокамере. Там начинают беспокоить удары сердца, пульс, дыхание и даже шорох ресниц. Эти обычно неслышимые звуки в условиях абсолютной тишины воспринимаются человеком как столь интенсивные, что могут стать причиной серьёзных психических расстройств.
4. Итог урока.
Понятие звук связывает науку физику с музыкой. С точки зрения физики звук – это механическая волна, которая возникает в результате колебания упругого тела. Его колебания передаются воздуху, а воздушная волна, в свою очередь, действует на нашу барабанную перепонку, и мы слышим звук. Звуки, не организованные в какую-то стройную систему, не связанные между собой мы называем немузыкальными или шумами. Звуки более чистые, более звонкие, обладающие определенной высотой, длительностью, громкостью и тембром – это музыкальный звук, издают их музыкальные инструменты.
5. Оценивание.