Урок «Музыка и физика» (7-8 классы)
(интегрированный)
Цель: показать неразрывную связь музыки и физикой на примере понятия «звук».
Задачи:
образовательные:
повторить понятие «звук»;
дать характеристику звука с точки зрения физики и музыки;
связать музыкальные явления (громкость, тон, тембр) с физическими понятиями (частотой и амплитудой колебания).
развивающие:
способствовать развитию кругозора, наблюдательности, внимания, памяти.
Развивать умения различать музыкальные инструменты по звучанию.
воспитательные задачи:
• Воспитание интереса, любви к искусству.
• Воспитание эмоциональной отзывчивости.
• Воспитывать культуру общения на уроке.
1 слайд
У музыки: Добрый день, ребята! Сегодня мы попытаемся выяснить, какая связь существует между музыкой – «искусством» звуков и физикой – «царицей всех наук». Эту тему я выбрала не случайно. Ведь мир, в котором мы с вами живем, состоит из звуков.
2 слайд:
Вокруг нас звучат голоса людей и животных, шум ветра и рев моторов автомобилей, вы – учащиеся музыкальной школы постоянно слышите особые звуки – звуки музыкальные. На вопросы о музыкальном звуке, его свойствах, устройстве музыкальных инструментов отвечает наука физика, поэтому, чтобы наиболее полно изучить музыкальное искусство, целесообразно его рассматривать во взаимосвязи с физикой, а точнее с таким ее разделом как акустика.
3 слайд
У физики: О том, как рождаются звуки, и что они собой представляют, люди начали догадываться давно. Ещё древнегреческий философ и учёный Аристотель, исходя из собственных наблюдений, верно объяснил природу звука. Он полагал, что звучащее тело создаёт попеременное сжатие и разрежение звука. Так, колеблющаяся струна то уплотняет, то разряжает воздух, а благодаря упругости воздуха эти чередующиеся воздействия передаются дальше в пространство - от слоя к слою. В результате возникают так называемые «упругие волны».
Волны – это возмущения, которые распространяются в пространстве и несут с собой энергию без переноса вещества. А упругие волны - это «механические возмущения, распространяющиеся в упругой (твердой, жидкой или газообразной) среде». Достигая нашего уха, они воздействуют на барабанные перепонки и вызывают ощущения звука.
4 слайд
У физики: На слух человек воспринимает упругие волны, имеющие частоту в пределах примерно от 16 Гц (герц) до 20 килогерц (1 Гц - 1 колебание в секунду). В соответствии с этим упругие волны в любой среде, частоты которых лежат в указанных пределах, называют звуковыми волнами или просто звуком.
5 слайд
Упругие волны с частотой меньше 16 Гц называют инфразвуком, а волны, частота которых превышает 20 кГц - ультразвуком.
6 слайд
У музыки: Какими бы разными не были музыкальные инструменты по форме, устройству, размерам, все они создавались для одной цели: извлечения приятных для слуха музыкальных звуков. Звук, как вы поняли, представляет собой волну - процесс распространения колебаний от точки к точке, от частицы к частице. Упругое тело, выведенное из положения равновесия, совершает гармонические колебания, эти колебания передаются воздуху, воздушная волна воздействует на нашу барабанную перепонку, и мы слышим звук.
Звуки бывают очень разные: те, что создают постоянный фон, не организованные в стройную систему, не связанные между собой; и те, что обладают особыми свойствами: чистые, звонкие, определённой высоты, обладающие смысловой выразительностью, - звуки музыкальные.
Музыкальные звуки издают музыкальные инструменты, звуковая волна в которых возникает от колебаний струны или столба воздуха внутри металлической или деревянной трубки.
7 слайд
У музыки: Как вы, наверное, помните, музыкальные звуки различаются по высоте, длительности (продолжительности звучания), тембру (особая окраска, которая зависит от материала, величины и формы инструмента, а так же от способа извлечения звука на нем) и динамики (то есть силе звучания).
8 слайд:
У музыки: Если исполнить музыкальное произведение от начала до конца на одном уровне громкости, оно многое потеряет в своей выразительности. Если бы инструменты не могли изменять громкость звука, музыка вряд ли могла бы выражать тончайшие оттенки чувств.
У физики: Громкость звука определяется амплитудой колебаний. Для измерения громкости в физике используются единицы, называемыми фонами (или децибелами).
Физики говорят: громкость А отличается от громкости Б на 10 фонов (или 10 децибел).
У музыки: Музыканты же для обозначения степени громкости используют особые термины – динамические оттенки.
Давайте вспомним с вами основные динамические оттенки. Я называю их, а вы даете их определение:
9, 10 слайд
«pianissimo (пианиссимо)»? – (очень тихо);
«рiаnо» (пиано)»? - (тихо);
«mezzo рiаnо (меццо пиано)»? (умеренно тихо, немного громче, чем пиано);
«mezzo forte (меццо форте)»? (умеренно громко, громче, чем меццо пиано);
«forte (форте)»? – (громко);
«fortissimo (фортиссимо)»? (очень громко).
11 слайд
У музыки: Музыка способна выразить всё. Ей доступны и движения мысли, и любое чувство, и малейший оттенок настроения. Желание человека располагать большим выбором музыкальных голосов и вызвало к жизни многообразие инструментов. И если один инструмент не может что-то передать, то это делает другой.
Звук скрипки от звука точно такой же высоты, взятой на кларнете, отличается тембром. Объясняется различие тембра тем, что в обычных звуках присутствуют колебания разных наборов частот и амплитуд. Колебания самой низкой частоты в этом наборе служат основным тоном. Их амплитуда самая большая. Все остальные колебания называют обертонами. Отдельно мы не слышим обертонов, но именно они, смешиваясь с основным тоном, образуют тембр. Тембр - это окраска звука; одна из специфических характеристик музыкального звука.
Количество и качество обертонов зависит от длины, толщины и материала струны, от длины и среднего размера инструмента, от материала, из которого он сделан. Влияет на тембр и форма инструмента.
А теперь попробуем определить, что является источником звука в знакомых вам музыкальных инструментах.
Слушаем звучание музыкального инструмента, называем, что за инструмент звучит и что является источником звука в нем.
12,13,14,15,16 слайд
Гитара – металлическая струна, щипок.
Саксофон – металлическая трубка, воздух.
Скрипка – металлическая струна, смычок.
Треугольник – металлический прут, металлическая палочка.
Фортепиано – металлическая струна, деревянный молоточек.
У музыки: А каким источником звука обладает и постоянно пользуется каждый человек? У каждого человека есть голосовые связки. В них звук возникает от удара и трения связок друг о друга.
А сейчас поговорим об еще одном свойстве музыкального звука – о длительности.
У музыки: Если быстро ударить пальцем по клавише, получится отрывистый, очень короткий звук. А если нажать на нее и держать, то звук получится значительно более долгий, постепенно угасающий. Длительность звучания зависит от продолжительности колебаний источника звука.
17 слайд
У музыки: Длительность в музыке обозначают специальной системой значков. Одна и та же нота, изображенная на бумаге, может при исполнении на инструменте длиться разное время (конечно, не сама нота, а звук, обозначаемый ею). Основное обозначения длительности звука - это целая, половинная, четверть, восьмая, шестнадцатая.
У музыки: Нажав крайнюю левую клавишу рояля или фортепиано, мы услышим очень низкий звук, а нажав крайнюю правую, очень высокий. В нашем восприятии музыкальные звуки вызывают чувство пространства. При продвижении вправо по клавиатуре, или, как говорят музыканты, вверх, действительно возникает ощущение подъема, восхождения, просветления. Если открыть крышку рояля, то можно увидеть, что струны в нем не одинаковы. У рояля своеобразная форма, похожая на крыло. Это обусловлено разной длиной его струн: слева длиннее, справа короче. Кроме того, струны, которые соответствуют нижним звукам, толстые, обвитые так называемой канителью, а верхние -тонкие.
У физики: От длины и массы струны зависит высота звука, а высота звука - это частота ее колебаний.
Стандарты для высоты тона предложены всего поколения три назад, а общеприняты в течение едва ли 25 лет. Как правило, для физиков стандартной высотой тона является "до" первой октавы - 256 колебаний в секунду. Многие музыкальные инструменты настраиваются от звука «ля» первой октавы, которая имеет частоту 426,6 Гц, или 426,6 колебания в секунду.
18 слайд
У физики: Звук может распространяться в виде продольных и поперечных волн. В газообразной и жидкой среде возникают только продольные волны, когда колебательное движение частиц происходит лишь в том направлении, в каком распространяется волна.
В твёрдых телах помимо продольных волн возникают также и поперечные волны. Речь идет о поперечных волнах, когда частицы среды «колеблются в направлениях, перпендикулярных к направлению распространения волны». Так, ударяя по струне перпендикулярно её направлению, мы заставляем бежать волну вдоль струны.
В газах скорость звука меньше чем в жидкостях, а в жидкостях меньше чем в твёрдых телах.
Самый низкий из слышимых человеком музыкальных звуков имеет частоту 16 колебаний в секунду. Он извлекается органом. Но применяется не часто - очень басовит. Разобрать и понять его трудно. Зато 27 колебаний в секунду - тон вполне ясный для уха, хоть тоже редкий. Услышать его можно, нажав крайнюю левую клавишу рояля.
19 слайд
У физики: Абсолютный «нижний» рекорд мужского баса, поставленный в XVIII веке певцом Каспаром Феспером - 44 колебания в секунду. 80 колебаний в секунду - обычная нижняя нота хорошего баса и многих инструментов. Удвоив число колебаний (повысив звук на октаву), приходим к тону, доступному виолончелям, альтам. Здесь отлично чувствуют себя и басы, и баритоны, и тенора, и женские контральто. А еще октава вверх - и можно попасть в тот участок диапазона, где работают почти все голоса и музыкальные инструменты. Именно в этом районе акустика закрепила всеобщий эталон высоты тона: 440 колебаний в секунду («ля» первой октавы).
У музыки: Вплоть до 1000 - 1200 колебаний в секунду звуковой диапазон полон музыкой. Эти звуки - самые слышные. Звуки выше издают лишь скрипки, флейты, орган, рояль, арфа. И полновластными хозяйками выступают звонкие сопрано.
19 слайд
Вершины женского голоса забрались еще дальше. В XVIII веке Моцарт восхищался певицей Лукрецией Аджуяри, которая «брала «до» четвертой октавы - 2018 колебаний в секунду». Француженка Мадо Робен (умершая в 1960 году) пела полным голосом «ре» четвертой октавы - 2300 колебаний в секунду. Еще несколько редких, нехоженых ступенек (доступных разве мастерам художественного свиста) - и музыкальный диапазон кончается. Звуки выше 2500 - 3000 колебаний в секунду в качестве самостоятельных музыкальных тонов не используются. Они слишком резки, пронзительны.
У музыки: Давайте, подведем итоги нашего урока.
У физики: Сегодня мы постарались рассмотреть понятие звука в целом и понятие музыкального звука в частности. Что такое звук?
Д: звук - это механические колебания, распространяющиеся в упругой среде.
У музыки: Назовите основные характеристики музыкального звука?
Д: громкость, тембр, высота и длительность.
У физики: В виде каких волн распространяется звук?
Д: продольных и поперечных.
У физики: Я думаю, вам стало интересно узнать, что ухо человека улавливает волны, в которых колебания происходят с частотами от 20 до 20000 Гц, а значит звуки, которые не попадают в этот диапазон, попросту не улавливаются человеком. Звуки бывают разными по частоте, рассматривая вопрос о частоте звука, мы узнали несколько интересных фактов. Например, что самый низкий из всех музыкальных звуков, слышимых человеком, имеет частоту 16 колебаний в секунду и извлекается он органом.
У музыки: Ребята, я думаю, что наш урок сегодня был очень для вас познавательным, необычным и интересным. Выразите своё отношение к уроку, заполнив небольшую таблицу.
Спасибо всем за работу.
Список использованной литературы
1. Газарян С.С. В мире музыкальных инструментов/Для учащихся старших классов. -- М.: Просвещение, 2005.
2. Перельман Я.И. Занимательная физика. (Книга 2, глава 10. «Звук. Волнообразное движение».) / 21-е изд. испр. и доп. -- М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 2011 - 224 с.
3. Википедия. Свободная энциклопедия [Электронный ресурс] https://ru.wikipedia.org
175
153 388 
