Урок-соревнование "Физика и музыка"

Цели урока:

• повторить основные понятия, явления, величины, изученные в курсе физики 7-го класса;
• показать использование полученных знаний;
• развивать интерес к физике и музыке.

Подготовительная работа

Урок-соревнование проводится в начале 8-го класса в кабинете музыки. Создаются две команды по пять человек. Остальные учащиеся становятся болельщиками. Два человека вместе с учителями музыки и физики готовят выступление и компьютерную презентацию по теме "Физика и музыка". К одной из тем курса физики 7-го класса команда подбирает три песни. Текст песни после прослушивания одного куплета должен быть прокомментирован с использованием знаний по физике. Одну песню команда представляет в собственном исполнении. Соревнование команд оценивает жюри из старшеклассников. При проведении урока необходим экран и мультимедийный проектор.

Ход урока

Учитель физики. Здравствуйте, ребята! Наш урок проходит в этом кабинете не случайно. Мы сегодня будем повторять курс физики 7-го класса с помощью музыки.

Учитель музыки. Музыка пронизывает всю нашу жизнь. Она способна вызывать в нас самые разные чувства и эмоции: слёзы сочувствия и бурную радость, тихую грусть и огромное воодушевление. Любовь к музыке имеет глубокие корни: люди сочиняют и слушают её с тех пор, как зародилась культура. Однако музыка не могла бы развиваться без физики.

Учитель физики. Вашему вниманию предлагается сообщение по теме "Физика и музыка" (сопровождается мультимедийной презентацией).

1-й ученик. Человек живет в мире звуков. Звук - это то, что слышит ухо. Он доходит до нас от источника, в котором всегда есть что-то колеблющееся. Например, если звук исходит от репродуктора, то в нем колеблется мембрана - легкий диск, закрепленный по его окружности. Если звук издает музыкальный инструмент, то источник звука - это колеблющаяся струна, колеблющийся столб воздуха. Звук доходит до нас через воздух, который разделяет ухо и источник звука. Распространяющиеся колебания - это волна. Следовательно, звук распространяется в виде волн. Звук может также распространяться и в жидкой, и в твердой среде.

Ощущение звука создается только при определенных частотах колебаний в волне. Самый низкий звук, который слышит человек, имеет частоту 16 колебаний в секунду. Он извлекается органом. Абсолютный "нижний" рекорд мужского баса, поставленный в XVIII в. певцом Каспаром Феспером - 44 колебания в секунду. 80 колебаний в секунду - обычная нижняя нота хорошего баса и многих инструментов. В XVIII в. Моцарт восхищался певицей Лукрецией Аджуяри, которая брала "до" четвертой октавы - 2018 колебаний в секунду. Француженка Мадо Робен пела полным голосом "ре" четвертой октавы - 2300 колебаний в секунду. Звуки выше 2500 - 3000 колебаний в секунду в качестве самостоятельных музыкальных тонов не используются, потому что они слишком резки.

Звуки отличаются громкостью. Единица громкости называется децибелом (дБ).

Звуковые колебания, переносимые звуковой волной, могут служить вынуждающей, периодически изменяющейся силой для колебательных систем и вызывать в этих системах явление резонанса, т.е. заставлять их звучать. Такой резонанс называют акустическим резонансом.

2-й ученик. Люди с давних времен создавали и совершенствовали различные музыкальные инструменты, действие которых основано на явлении акустического резонанса. В Африке, Южной Америке, Азии несколько столетий назад корпусом для струнных инструментов была обыкновенная тыква, а в арабском двухструнном ребабе для этой цели служит панцирь черепахи. Древние рыбаки всех стран осваивали раковины, гончары - глиняные горшки. Однако лучшим материалом оказалось дерево. Из него выходили самые звонкие, самые легкие и самые чуткие корпуса струнных инструментов. Еще в Древнем Китае, в старой Индии под струнами ставили деревянные долбленые чаши и коробки - открытые либо закрытые, обтянутые змеиной кожей. Фигурные же корпуса, склеенные из изогнутых дощечек, тонкие, тщательно выделанные донья и деки, привились и в античном мире, и в средневековой Европе.

Для струн тоже испытывали разный материал. И крученая древесная кора, и нити бамбука, и бычьи жилы, и сушеные обезьяньи кишки, и, конечно, металлы. Струны стали делать из специальной стали. Их стало больше, натяжение их увеличилось, потому что, сильно натянутые, они звучат гораздо лучше. Расположение тоже изменилось: не одним рядом, как прежде, а двумя и даже тремя скрещивающимися. Это экономит место, сохраняя необходимую длину струн.

Кроме корпуса и струн в большинстве инструментов есть еще шейка. Ее с самого начала делали деревянной, зато над формой шейки музыкальные мастера потрудились немало. У африканских предшественников арфы - киссаров, вамби, кунди - шейки загибались крутыми дугами. Много лет прошло, пока люди догадались, что шейки совсем не обязательно выгибать. Изобретение фортепьянных педалей позволило получить протяжность созвучий, их сложение, обогащение аккордов, усиление, изменение тембра звука.

С развитием музыкальной механики в синтезаторах и других современных инструментах используется все больше различных физических спецэффектов, и чем больше будет совершенствоваться физика, тем дальше будет развиваться музыка.

Учитель физики. Спасибо. Начинаем соревнование. Прошу сюда выйти команды. Пожалуйста, представьтесь. Наше жюри состоит из старшеклассников, компетентных как в физике, так и в музыке.

Учитель музыки. Проведем разминку. Каждой команде предлагается по очереди прослушать по одному куплету три песни. Необходимо назвать либо физическое явление, либо техническое применение. Время для обдумывания ответа 30 секунд. Болельщики могут помогать своим командам. Правильный ответ оценивается в 1 балл. Если угадана и песня, то прибавляется ещё 1 балл.

Песни для разминки

1. Муз. В. Шаинского, стихи Э. Успенского. "Голубой вагон" (механическое движение, применение в технике - железнодорожный транспорт)
2. Муз.А. Новикова, стихи Л. Ошанина. "Дороги" (газообразное состояние воды, механическое движение)
3. Муз. И. Корнелюка, стихи Р. Лисиц. "Билет на балет". (распространение звука, применение в технике - трамвай)
4. Муз. и стихи Ю. Лозы. "Плот". (плавание тел, выталкивающая сила)
5. Муз. Е. Крылатова, стихи Ю. Энтина. "До чего дошел прогресс". (совершение механической работы, применение в технике - роботы)
6. Муз. М. Фрадкина, стихи Л. Ошанина. "Течет река Волга". (механическое движение, жидкое и твердое состояния воды)

Учитель физики. Прошу жюри подвести итоги разминки.

У команд было домашнее задание, которое заключалось в следующем: необходимо было подобрать три песни по теме курса физики 7-го класса и прокомментировать текст куплета, используя свои знания по физике. Одну песню надо представить в собственном исполнении. Жюри оценивает как физическую, так и музыкальную части (по 2 балла). Болельщики своим участием могут принести командам дополнительные баллы. Выступает команда, которая в разминке получила наибольшее число баллов.

Первая команда. Тема "Давление твердых тел, жидкостей и газов"

На большом воздушном шаре
Мы с тобой возьмём мешков с песком побольше,
Чтобы дольше быть поближе к метео.
Мы с тобой возьмём мешков с песком побольше,

Сбросим их на пляжи южных берегов.
На большом воздушном шаре
Мандаринового цвета
Мы с тобой проводим это лето!
(автор: Ёлка. На большом воздушном шаре)

Комментарий команды. Воздушные шары взлетают, потому что вес газа, оболочки шара и груза меньше выталкивающей (архимедовой) силы F_т < F_А. По мере поднятия шара вверх архимедова сила, действующая на него, уменьшается (F_А=?_гgV_т), т.к. плотность верхних слоев атмосферы меньше, чем у поверхности Земли. Чтобы подняться выше, с шара сбрасывают специально взятый для этой цели груз. Шар достигает предельной высоты подъема. Для спуска шара из его оболочки при помощи специального клапана выпускают часть газа. Для того чтобы узнать, какой груз может поднять воздушный шар, необходимо определить его подъемную силу: F_П=F_А-F_Т.

Капитан: Вы готовы дети?

Дети: Да, Капитан!

Капитан: Я не слыыышуууу!

Дети: ТАК ТОЧНО, КАПИТАН!

Капитан: ооооооооооооо.........

Капитан: Кто проживает на дне океана?

Дети: Спандж Боб Сквер Пентс!

Капитан: Желтая губка, малыш без изъяна...

Дети: Спандж Боб Сквер Пентс!

(песенка из мультфильма Стивена Хилленбурга "Спандж Боб")

Комментарий команды. На Спандж Боба оказывает давление столб жидкости. Это давление можно рассчитать по формуле p=?gh (где p - давление столба жидкости, ? - плотность жидкости, g - ускорение свободного падения, h - высота столба жидкости). На Спандж Боба действует выталкивающая (архимедова) сила и сила тяжести (F_т = mg). Спандж Боб находится на дне океана, следовательно, архимедова сила меньше силы тяжести.

Я на солнышке лежу,
Я на солнышко гляжу...
Всё лежу и лежу,
И на солнышко гляжу.

(муз. Г. Гладкова, слова С. Козлова. "Я на солнышке лежу"; эту песню команды исполняет под аккомпанемент фортепиано)

Комментарий команды. В этой песне львёнок лежит на земле, тем самым оказывая своим телом давление на поверхность земли. Чтобы найти давление, оказываемое львёнком, нужно его вес разделить на площадь соприкосновения (p=Р/S, Р = mg ).

Вторая команда. Тема "Работа. Мощность. Энергия"

Шалтай-Болтай сидел на стене
Шалтай-Болтай свалился во сне.
И вся королевская конница,
и вся королевская рать
не могут Шалтая
не могут Болтая
Шалтая-Болтая собрать!

(песенка Шалтая-Болтая из мультфильма "Алиса в стране чудес"; муз. Е Птичкина, слова В. Левина)

Комментарий команды. В этой песне мы можем рассмотреть преобразование потенциальной энергии в кинетическую: потенциальная энергия при падении тела уменьшается (Е_п = mgh), а кинетическая увеличивается (Е_к =mu ²/ 2). Полная механическая энергия (Е = Е_п + Е_к) при отсутствии сопротивления воздуха не изменяется по закону сохранения и превращения механической энергии.

Счастье вдруг, в тишине, постучалось в двери.
Неужели ты ко мне, верю и не верю!
Падал снег, плыл рассвет, осень моросила.
Столько лет, столько лет, где тебя носило?!

Вдруг как в сказке скрипнула дверь.
Все мне ясно стало теперь.
Столько лет я спорил с судьбой
Ради этой встречи с тобой!

("Счастье вдруг:" из фильма "Иван Васильевич меняет профессию"; муз. А. Зацепина, слова Л. Дербенева)

Комментарий команды. Поскольку в тексте упоминается дверь, то мы можем вспомнить рычаг как один из видов простого механизма. Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называется плечом силы (d, м). Произведение модуля силы на её плечо называется моментом силы (М =Fd, Н^. м). Рычаг находится в равновесии под действием двух сил, если момент силы, вращающей его по часовой стрелке, равен моменту силы, вращающей его против часовой стрелки.

Мы себе давали слово
Не сходить с пути прямого,
Но так уж суждено:
И уж если откровенно,

Всех пугают перемены,
Но тут уж все равно.
Вот новый поворот, и мотор ревет.
Что он нам несет: пропасть или взлет,
Омут или брод - и не разберешь,
Пока не повернешь:

("Новый поворот"; муз. А. Кутикова, слова А. Макаревича; эту песню команды исполняет под аккомпанемент гитары)

Комментарий команды. На машину действуют сила тяжести, сила реакции опоры, сила тяги автомобиля и сила трения. Работу совершают сила тяги и сила трения (А _Fтг > 0, А _Fтр < 0,   А _Fт = 0, А _N = 0). Чтобы вычислить работу силы, надо знать формулу А_F = Fs. Единица работы в СИ Джоуль.

Учитель музыки. Слово предоставляется нашему жюри для оценивания домашнего задания и подведения окончательных итогов нашего соревнования. Пожалуйста, поделитесь своими впечатлениями об уроке.

Учитель физики. Наш урок-соревнование заканчивается. Скажите, что вам больше всего запомнилось и что хотелось бы изменить.

Учитель музыки. Спасибо нашему жюри за работу. Все члены команд получают отличные отметки по физике и по музыке. Молодцы! Спасибо! До свидания!

Источники

1. Занимательная физика в вопросах и ответах. URL: http://elkin52.narod.ru/vopros/sadachi19.htm.
2. Пёрышкин А.В., Гутник Е.М. Физика. 7 класс: учебник для общеобраз. учреждений. 2-е изд. М. : Дрофа, 2010.
3. Чуракова Л.Г., Дрябжинская Л.В., Щукина Е.Ф. Интегрированный урок (музыка + физика + технология) на тему: "Что желает знать охотник, или Гармония цвета и звука". URL: https://urok.1sept.ru/articles/502000.