Інтегрований урок (фізика музика) на тему - Звук як явище фізичне та музичне

Мета: показати нерозривний зв'язок музики з фізикою щодо (закріплення значення) поняття «звук».

Завдання:

  • Повторити поняття "звук"; дати характеристику звуку з погляду фізики та музики; пов'язати музичні явища (гучність, тон, тембр) з фізичними поняттями (частотою та амплітудою коливання).
  • Розвивати кругозір, логіку, гостроту музичного слуху, спостережливість, увагу, пам'ять, мовлення учнів.
  • Виховувати любов і повагу до фізичних та музичних дисциплін, повагу до оточуючих та турботу про власне здоров'я (гігієна слуху).

Устаткування уроку: музичні інструменти (скрипка, гітара, саксофон, трикутник, фортепіано), камертон, молоточок, бусинка на нитці, лещата, пружна металева лінійка, графіки гармонійних коливань на плівці.

– Здрастуйте, хлопці! Сьогодні на нашому уроці ми ще раз зустрінемось із поняттям звук та розглянемо його як явище. Тема уроку звучить так:«Звук як явище фізичне і музичне». І це не випадково. Адже навколишніх звуків багато. Вони можуть бути приємними та неприємними, корисними та шкідливими. Чим вони відрізняються один від одного? Що взагалі є звуком? Звідки він з'являється? На ці питання відповідає наука фізика. Сьогодні ми входимо з вами в акустику, науку про звук. Світ наповнений найрізноманітнішими звуками: цоканням годинників і гулом моторів, шелестом листя та завиванням вітру, співом птахів, голосами людей та музикою. Про те, як народжуються звуки і що вони являють собою, люди почали здогадуватися дуже давно. Помітили, наприклад, що звук створюють ті, що вібрують у повітрі. Щедавньогрецький вчений Аристотель, виходячи зі спостережень, пояснив природу звуку, вважаючи, що тіло, що звучить, створює поперемінне стиск і розрідження повітря. Так, коливальна струна то ущільнює, то розряджає повітря, завдяки пружності якого ці впливи, що чергуються передаються в простір від шару до шару, викликають пружні звукові хвилі. Будь-яке джерело звуку обов'язково коливається (хоча ці коливання непомітні для ока). Будь-яке коливання характеризується частотою – кількістю коливань за одиницю часу. Механічні коливання з частотами в межах від 20 Гц до 20000 Гц (передаються зазвичай через повітря) називаються звуковими. Цей діапазон частот людина сприймає як звук. 1 Гц – одне коливання за секунду.

Досвід із лінійкою. Довга металева лінійка, защемлена в лещатах, робить коливання, які ми не чуємо. Варто тільки вкоротити лінійку і порушити в ній вагання, як ми відразу станемо їх чути.

- Далеко не всяке тіло, що вагається, є джерелом звуку. Наприклад, не видає звуку вантаж, що коливається, предмет, підвішений на нитці або пружині піднятий вгору або опущений вниз. Зазначені межі звукового діапазону можуть бути різні, оскільки залежать від віку людей та індивідуальних особливостей їхнього слухового апарату. Деякі люди похилого віку можуть чути звуки з частотами, що не перевищують 6000 Гц. Діти ж, навпаки, можуть сприймати звуки, частота яких трохи більша за 20000 Гц. Коливання, частоти яких більші за 20000 Гц або менше 20 Гц, чують деякі тварини. - Цілком правильно. Безліч предметів, речей є джерелом звуку. І, з погляду музики, ми можемо поділити звуки навколишнього світу на дві групи. Назвіть їх. – Це група звукових звуків та група музичних звуків. - Алеіноді (у деяких музичних творах) ці групи можуть бути сусідами. Як, наприклад, у цьому. Що додав композитор до музичних звуків?

Слухання фрагмента композиції "Aquamarine Lake" Ginkgo Garden.

– Тут на тлі музики чути звук крапель, що падають. - То в чому ж відмінність шуму від музики? - Як з точки зору фізики можна охарактеризувати музичні звуки та шум? - Шум відрізняється від музичного звуку тим, що йому не відповідає певна частота коливань і, отже, певна висота звуку. У шумі є коливання різних частот. Для музичного звуку характерні коливання через рівні проміжки часу. Одні й самі звуки можуть бути приємні одним і дратувати інших?

Гігієна слуху. «Шумове забруднення» довкілля та боротьба з ним. Якими способами борються із шумом у містах? Відповіді дітей.

– Отже, звук – це коливання певного предмета. Перед вами різноманітні музичні інструменти. Наше з вами завдання назвати їх та визначити, що є джерелом звуку в кожному з них та спосіб вилучення з них звуку.

(На представлених музичних інструментах виконується фрагмент мелодії або витягується кілька звуків. Діти відповідають на ці запитання)

Гітара – металева струна, щипок. Саксофон – металева трубка, повітря. Скрипка – металева струна, смичок. Трикутник - металевий прут, металева паличка. Фортепіано – металева струна, дерев'яний молоточок.

- Правильно. А яким джерелом звуку володіє та постійно користується кожна людина? – Кожна людина має голосові зв'язки. – Як виникає звук у голосових зв'язках? – У голосових зв'язках звук виникає від удару та тертя зв'язок другпро друга. - А як звук поширюється? Розповсюдження звуку можна порівняти з поширенням хвилі у воді. Тільки роль кинутого у воду каменя грає тіло, що коливається, а замість поверхні води звукові хвилі поширюються в повітрі. Звукові коливання (хвилі) можуть і переміщатися лише у пружних середовищах. Такі середовища досить щільні і зіткнення часток у них нагадує пружне зіткнення куль. Саме це дозволяє часткам у хвилі передавати надлишок енергії сусіднім часткам. (Коливання струни, що звучить, гітари або іншого інструменту.) – Повернемося знову до наших музичних інструментів. На початку нашої розмови ви назвали не лише джерело звуку, а й спосіб звуковидобування. Яке ж «класичне» поділ музичних інструментів на гурти вам відомо? Розкажіть з прикладу симфонічного оркестру. – У симфонічному оркестрі інструменти поділяються на чотири групи:

1. Ударні, шумові. 2. Струнні смичсхкові. 3. Духові мідні. 4. Духові дерев'яні.

- Правильно. До якої групи інструментів можна віднести фортепіано? - До групи струнних ударних. - Чим же відрізняються звуки (звучання) музичних інструментів один від одного? – У фізиці для характеристики звуку існують три важливі поняття. Перше - це гучність звуку (інтенсивність), яка залежить від амплітуди коливань і від площі поверхні тіла, що робить коливання. – Покажемо цю якість звуку за допомогою двох камертонів: музичного та «фізичного». - Що таке камертон? - Камертон - це інструмент, винайдений на початку 18 століття для настроювання музичних інструментів. – У чому суть утворення звукової хвилі камертоном? – Від удару починає коливатися одна гілка камертону. Її коливання поширюються і на другугілка.

(Коливання звучного камертону частотою 440 Гц (нота ля) з намистинкою на нитці, намистинка відскакує від гілок камертону.)

- Абсолютно вірно. Стандартний музичний камертон коливається із частотою 440 Гц. (Це можуть сказати діти) Чим можна пояснити різницю в гучності звучання камертону з погляду фізики? – Гучність звучання визначається амплітудою коливань. Чим більше амплітуда – тим гучніший звук. – А від чого може залежати амплітуда коливань гілок камертону, наприклад? - Від сили удару. - Правильно. А корпуси (-а) музичних інструментів виступають як резонатори – підсилювачі звучання, як у камертоні, яким ви користуєтеся на уроках фізики. – Друге важливе для звуку поняття –висота тону. Висота звуку залежить від частоти коливань: чим більша частота коливань джерела звуку, тим вищий звук. Чистим тоном називається звук джерела, що здійснює гармонійні коливання однієї частоти. (Схема на дошці)

звук

Найнижча частота складного звуку називається основною частотою, а відповідний звук певної висоти - основним тоном . Висота звуку визначається частотою його основного тону: що більше частота основного тону, то вище звук. З точки зору музики, згадайте, нещодавно ми слухали романс у виконанні тріо «Релікт» і визначили голоси, що становлять тріо. Це…? - Два тенори і один баритон. – Одну й ту саму мелодію, у зручній позиції, хлопчики та дівчатка проспівають на різній висоті. Так як зв'язки дівчаток за розміром менше (коротше) зв'язок хлопчиків, частота коливань у них буде більше, а звук - вище. - Подивіться на струни гітари. Товстіші струни видають звук нижче, ніж тонкі струни. А у фортепіано та рояля струни низького регістру нетільки товщі, а й довші. - А чому? Як відображається довжина та товщина струни на частоті її коливань? - Чим струна товща і довша, тим повільніше вона коливається, тим, відповідно, нижче буде звук, який вона видає. - Але є ще одне "але". Звук однієї й тієї ж висоти та гучності на різних інструментах прозвучить по-різному.

Показую звук ми на різних інструментах.

Одна й та сама нота, взята різними співаками, прозвучить по-різному.

Робимо це з дітьми. Виконуємо по черзі один і той самий звук.

У світі створено безліч скрипок, і всі вони відрізняються один від одного своїми голосами. Особливо гарні звуки видають скрипки давніх італійських майстрів Страдіварі та Гварнері. Ці скрипки з фарбування звучання не перевищені досі. Якість звуку, пов'язане з забарвленням і одержала назву«тембр». Це третя характеристика звуку. Тембр залежить і від матеріалу, з якого виготовлено інструмент. Мідна труба, хоч і не значно, але звучить інакше, ніж така сама труба, але з латуні. Впливає на тембр та форма інструменту. Якщо одну і ту ж струну натягнути на балалайку та на гітару, і взяти звук однієї й тієї ж висоти, тембр вийде різний. Тому що корпус гітари найкраще відгукується на низькі обертони. Звичайно, тембр залежить і від якості інструменту.

Граю музичний фрагмент на фортепіано. А потім пропоную послухати фрагмент композиції "Honky Tonk" Emerson, Lake&Palmer. Діти визначають, що у записі звучить засмучене фортепіано.

Тембр звуку визначається сукупністю його обертонів. Обертони, властиві тому чи іншому звуку, надають йому особливого забарвлення – тембр. У звуку може бути різна кількість обертонів. Воно залежить від довжини, товщини та матеріалу струни, від довжини та середнього діаметрадухового інструменту, від довжини та товщини зв'язок у людини. Обертони можуть бути різної сили, і це також впливає на тембр. Обертони – це звуки інших частот, які надають звуку індивідуальність і неповторність, саме вони допомагають нам визначити звук одного інструменту від іншого та голосу різних людей, навіть якщо вони рівні по висоті. Відмінність одного тембру від іншого обумовлена ​​не лише числом, а й інтенсивністю обертонів, що супроводжують звучання основного тону.

Вчитель фізики проводить гру «Чий голос?», яка наголошує на індивідуальності обертонів, що надають голосу неповторного забарвлення.

– Сьогодні на уроці ми з вами розглянули інструменти різні за висотою, гучністю та тембром звучання. Але у світі музики є інструмент, який має безліч різних тембрів. При перемиканні клапанів орган може зімітувати звучання флейти або гобою, спів птахів або рев тварин, він може замінити собою цілий хор. Зовні він схожий на фортепіано: такі ж кнопки, педалі, але замість струн у нього – труби. - Здогадалися, що то за інструмент? - Це орган. – З моменту свого народження орган зазнавав неодноразових змін. Від ручного та гідравлічного нагнітання повітря поступово перейшли до електричного. - Особливого поширення орган отримав у Західній Європі в 16-18 століття. Одним із найвідоміших композиторів-органістів 18 століття є німецький композитор…? - Йоганн Себастьян Бах. - Його музика живе вже третє сторіччя. І цілком можливо, що саме Токката і фуга ре мінор І.С.Баха надихнули поета Срібного віку, з творчістю якого ви недавно знайомилися на уроках літератури, – Бориса Пастернака на створення цих прекрасних рядків:

Читаю вірш на тлі Токкати ре мінор.

Орган відливав сріблом, (вкл. музику) Німий, як у руках ювеліра, А здалеку чувся грім, Котився через півсвіту. Спочивала люстр тиша, І в заграві їх бездиханні Грав не орган, а стіна, Прикрашена органом. Повертаючи балки, як слон, І, звільняючись від колод, Хорал виходив як Самсон, З кладки, де був замурований.

– Ось і закінчилася наша чергова зустріч із звуками. На сьогоднішньому уроці ми показали з вами тісний зв'язок двох різних наук як фізика і музика завдяки поняттю – звук. На закінчення уроку, хочеться побажати вам вчитися цінувати тишу. Адже вона не лише оберігає вашу чутку. З тиші народжуються звуки, які можуть бути такі прекрасні! А за активну роботу на уроці хотілося б подякувати … . Наш урок закінчено. До побачення!

Після закінчення уроку діти заповнюють анкету (максимальна оцінка 10 балів):

Підсумки анкети говорять, що інтегровані уроки дітям цікаві, доступні і вони вважають їх корисними та незвичайно-пізнавальними.