Звуковые волны. Звонкие колокола России.

Звуковые волны.

Звонкие колокола России.

Цели урока:

• обучающая

научить видеть проявления изученных закономерностей в окружающей жизни. Расширить представление учащихся о физической картине мира на примере звуковых волн, расширить кругозор учащихся; рассмотреть физический механизм звучания колокола, разобраться, как мелодия звона связана с размерами и формой колокола, местом его размещения в колокольне; форми­рование умений выявлять причинно-следственные связи;

• развивающая:

совершенствовать навыки самостоятельной работы, активизировать мышление школьников, умение самостоятельно формулировать выводы, развивать речь;

• воспитывающая:

воспитывать ответственность перед классом; воспитывать патриотические и гражданские чувства учащихся через обращение к истории, литературе, музыке, архитектуре и атрибутам древнерус­ских храмов.

Педагогические задачи:

Формирование:

• личностных УУД – в обеспечении ценностно-смысловой ориентации учащихся (умение соотносить поступки и события с принятыми этическими принципами, знание моральных норм и т.д.) и ориентации в социальных ролях и межличностных отношениях;

• регулятивных УУД - постановка учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно и усвоено учащимся, и того, что еще неизвестно; определение последовательности промежуточных целей с учетом конечного результата; составление плана и последовательности действий;

• общеучебных УУД - структурирование знания; рефлексия способов и условий действия, контроль и оценка процесса и результатов деятельности.

Ключевые понятия: звуковые волны, источник звука, частота колебаний звуковых волн.

Метод доминирующий в уроке: конференция с элементами проекта.

Стратегия: обобщение знаний, развивающая.

Тип урока: обобщение полученных знаний.

Предварительная подготовка:

• подбор материалов для презентации и сценария урока, создание презентации;

• подбор 12 учеников для помощи в подготовке и проведении урока;

• предварительное создание рисунков по теме «Колокол» (за 1 неделю до проведения мероприятия);

• 12 учеников заранее в течение 1 недели занимаются изучением и подборкой материалов из различных источников информации по конкретному вопросу даной темы (дополнительная литература. Интернет-ресурсы).

Ход урока:

1.Организационная часть.

Содержание этапа: взаимное приветствие учителя и учащихся, выявление отсутствующих, проверка подготовленности учащихся к уроку, организация внимания.

Учитель: Ребята, мы с вами заканчиваем изучение темы «Звуковые волны». Мы живём в мире звуков. Что такое звук? (Звук - это механическая волна. Человеческое ухо воспринимает как звук только волны с частотой от 20 до 20000 Гц. ). Много источников звука окружает нас, и одним из самых благозвучных является коло­кол. Его чарующий звон - один из символов России, её силы, веры в будущее и памяти о прошлом. Колокольные звоны на Руси давно стали неотъемлемой частью национальной культуры, частью жизни.

Они звучали и звучат в будни, в дни торжеств и в малые праздники. Современная наука часто обращается к мудрости древних, чтобы понять, на чем были основаны те или иные традиции. Ребята, вам было дано домашнее задание: подготовить сообщения о колоколах и колокольных звонах.

Вслушайтесь в прошлое. Со сторожевых башен крепостей и замков, с колоколен соборов, церквей и монастырей доносится колокольный звон. Унылый - печальный, весёлый - праздничный, грозный и тревожный - вечевой, предупреждающий об опасности. Его слышно в тишине даже за 30 км.

А вот и источник этого звона - колокол.

Слушаем его живой голос.

Звучит запись «Ростовские звоны».

2. Сообщение темы и постановка цели урока.

Учитель: Что бы узнать тему сегодняшнего урока, давайте послушаем сообщение вашего одноклассника.

1й ученик (Колокол): Появился я на Руси в 988 году. Отлили меня из меди и олова, телом стал сплав - звонкая оловянная бронза. Когда форма остыла, меня освободили от формы, подняли на колокольню, и я произвёл свой первый звук. Голос мой поплыл над городом, и люди пришли поздравить меня с рождением. Нарекли меня колоколом, что по латыни значит «созыв». Первым моим назначением было созывать народ. Люди, мечтающие о счастье, дали мне прозвище «Благовест». По поверьям, силой своего звука я часто мог противостоять врагам, природным стихиям, мог притяги­вать к добру, ограждать человека от вредных дел. Поэтому много веков люди верят в мою чудесную силу.

Мой голос - это не один звук, а сочетание нескольких. Чтобы это сочетание было красивым, эти звуки должны гармонировать. А гармо­ния зависит от формы моей чаши, толщины ее стенок и массы тела.

Мой звон издревле был голосом Родины. Он воспевал её силу и красоту. Если же звон замолкал - это означало, что Родину по­стигло несчастье. Иногда меня даже срывали с колоколен звонниц, разрушали, переплавляли. Но совсем уничтожить меня не смог ни­кто. Проходит время, и я возрождаюсь заново.

Я бы мог ещё много рассказать о себе, но будет лучше, если это сделают другие.

3. Изучение нового материала.

Учитель: Какими только не делали колокола мастера! И совсем круглыми, и гранёными, и удлинёнными. Семьсот лет иска­ли, пробовали наугад, думали... Пока не нашли форму, которую повторяют и сегодня.

Как же устроен колокол?

1-й ученик: Русские колокола имели форму усечённого конуса или металлической чаши, перевёрнутых вверх дном. Внутри чаши по центру на серьгу подвешивался металлический «язык».

У «языка» внизу есть утолщение, называемое «яблоком». Звонарь дергал за веревку, привязанную к «яблоку», «яблоко» уда­ряло по стенке чаши, и та издавала звук.

У колоколов, как у людей, своя судьба. Их одушевляли, срав­нивали с человеком. Даже части колокола называли, как части тела человека: тулово, ухо, язык.

Учитель: Каким же образом создаётся колокольный звон? Как мелодия звона связана с размерами, формой колокола, с мате­риалом, из которого он изготовлен?

Просмотр on-line (ссылка - http://somit.ru/svukl .htm) «Как колокол звучит и зачем ему язык». Ученик демонстрирует опыт: колокольный звук у трёх колоколь­чиков разной толщины и у трёх колокольчиков разного диаметра.

1-й ученик: Рассмотрим физический механизм звучания. При ударе языком колокола о стенку бронзовой чаши возникает упругое дрожание, которое представляет собой сумму многих соб­ственных колебаний звуковой частоты. Устройство колокола тако­во, что его звучание - это дуэт металла и столба воздуха в нём, ко­торый приходит в колебательное движение с частотой, равной час­тоте колебаний стенок, совершая вынужденные колебания. Чтобы собственная частота колебаний столба воздуха совпадала с частотой колебаний стенок колокола, колокол должен иметь определённые параметры и ударять по нему следует равномерно и в определён­ным ритме. Благодаря резонансу возрастают амплитуда и энергия звуковой волны и, как следствие, - громкость.

У каждого колокола есть основной тон, соответствующий вы­соте его звучания, и тембр - характерный только для него набор добавочных тонов, более низких и более высоких. Именно они соз­дают разнообразие тембров, по которым различают голоса колоко­лов с одинаковой высотой основного тона.

Основной тон колокола определяется геометрическими раз­мерами. Частота звучания пропорциональна толщине стенок коло­кола и обратно пропорциональна квадрату его диаметра.

Ученик демонстрирует опыт получения колокольных звуков двумя способами на колокольчике средних размеров.

Учитель: Если, например, звук исходит от репродуктора (громкоговорителя, динамика), то в нем колеблется мембрана - лег­кий диск, прикрепленный по его окружности к металлическому корпусу, создающему жесткость. Если звук издает музыкальный инструмент, то источник звука - это колеблющаяся струна (скрип­ка, гитара, балалайка), колеблющийся столб воздуха (орган, бара­бан, флейта).

В последнее время стали возрождаться такие виды музыкаль­ного сопровождения, как колокольный перезвон.

Суть его состоит в том, что мастер, поочередно ударяя с по­мощью так называемого «языка» по колоколам разного размера, тем самым извлекает из них звуки разной тональности, согласно своему музыкальному замыслу.

Для удобства, каждый язык привязывается к отдельной вере­вочке. Дергая за ту или иную веревочку, можно получить разные звуковые колебания. Чем больший размер имеет колокол, тем бо­лее низкий звук, или тон, он испускает.

1-й ученик: Заставить колокол звучать можно двумя спо­собами: первый способ - язык неподвижен, раскачивается чаша ко­локола, которая ударяется о язык (используется на западе, а на Руси применялся во Пскове в XIII-XVII веках); второй способ - чаша не­подвижна, а с силой движется язык (этот способ звона - россий­ский, его можно использовать у колоколов больших размеров).

Учитель: Какие металлы и сплавы используют для литья колоколов?

1-й ученик: Колокола отливали во многих странах мира. Но нигде колокольное дело не достигло такого совершенства, как в России во второй половине XV века и особенно в XVI веке, когда русские мастера-литейщики создали множество знаменитых коло­колов.

Колокола льют из бронзы. Этот сплав включает в себя 78% красной меди и 22% олова. Медь и олово - сравнительно мягкие материалы - в сплаве делаются твёрдыми, как железо. Сплав меди с оловом не поддаётся коррозии, на него мало влияет вибрация; цвет его - серовато-опальный, вид - однородный.

Язык у колокола выковывается из соотношения 5:100 веса, и часто материалом для него служит железо.

Мастер старался, чтобы толщина стенок колокола не была одинакова: к ушам - тоньше, к месту удара языком - толще, у само­го края - самая тонкая. Только при таком соотношении звук выхо­дил хорошим и красивым.

Отливку громадных колоколов в тысячи пудов русские масте­ра освоили в XVII веке. Первенствовала московская литейная шко­ла. Свои секреты колокольные мастера передавали сыновьям и уче­никам, веками накапливая умения.

Демонстрируются из химического набора: медь, олово, бронза; таблица с физическими характеристиками бронзы

Учитель: Какова технология колокольного литья?

5-й ученик: Первое описание технологии колокольного литья приводит монах Теофил, живший на рубеже XI -XII веков.

Изготовление колоколов расценивалось как священнодействие. Но сам процесс литья очень прост. Его технология мало изменилась с тех далёких времён. Колокола льют в литейной яме. Форма будуще­го колокола состоит из двух частей: глиняной болванки и верхней части - кожуха из железных прутьев, обмазанных глиной. Болванку и кожух обмазывают жиром, обжигают. Кожух поднимают. Мастер входит под кожух и на внутренней его стороне накладывает надпи­си, орнаменты. Кожух ставят на место. Пустота между кожухом и глиняной болванкой заливается расплавленной бронзой, нагретой до 1200 градусов. Вся форма, чтобы её не разорвало при этом, за­сыпается землёй. На краях ямы устраиваются плавильные печи. По желобам жидкий металл заливается в форму. Остывает колокол около недели. Потом колокол освобождают от земли, разбивают глиняную болванку, вынимают из ямы, шлифуют и отделывают. Это занимает день или два. Затем наступает решительный момент:

пробуют звон. Это и будет днём рождения колокола.

Учитель: Каким тембром обладает колокол?

5-й ученик: Колокола на Руси были излюбленным музыкальным инструментом. Народ любил колокольный звон, а во время

пасхальных празднеств звонить в колокола мог каждый. Русский колокол поражает своим звучанием. Он может взять не одну, а три ноты: основной тон - в месте удара, на четыре тона ниже - в сере­дине, ниже на целую октаву - вверху. Поэтому голос колокола - это сочетание нескольких звуков, создающих гармонию.

Особенность звука колокола еще и в тембре: он не остается неизменным. Если в момент удара преобладает один тон, то через 3 се­кунды самым сильным становится другой, а первый постепенно за­тухает. Этой уникальной особенностью обладают только колокола.

Колокольный звон создается по определенным правилам. Колокола распределяют по голосам: низкие, средние, высокие. Колокола, дающие низкие звуки, - самые большие, тяжелые и «медленные», они задают темп звона (например, 42 удара в оба края в минуту). Низкие звуки создают ритмическую и гармоническую основу всего звучания. Все колокола способны издавать инфразвуки, т.е. звуки с частотой ниже 16 Гц. Эти не слышимые человеческим ухом звуки, сопровождающие колокольный звон, и создают впечатление глобальности, силы, мощи, дополняющие обычную красочность. А вообще известно, что основной тон напрямую зависит от размеров «инструмента»: частота звучания пропорциональна толщине колокола и обратно пропорциональна квадрату его диаметра.

Учитель: Какова история рождения Царь-колокола?

1-й ученик: Самый тяжелый колокол (в 192 тонны) отлили в Москве в 1735 году. Назвали его Царь-колокол.

Но он никогда не звонил. Сразу после отливки, едва его попытались поднять, как он сорвался, и тогда от него откололся изрядный кусок, возле которого сейчас любят фотографироваться туристы. Довольно долго колокол оставался в этой яме (хорошо, что бронза не ржавеет), но 16 августа 1836 года его водрузили на каменный постамент у колокольни Ивана Великого в Кремле, где он и пребывает по сей день.

Звучит запись «Ростовские звоны».

1-й ученик: Разрешите дополнить ответ стихотворением Марии Мирошиной, современной поэтессы.

Царь-колокол.

Когда туристы отойдут от пьедестала Гранитного, что для тебя воздвигли

На площади Великого Ивана,

Я подойду к тебе - поговорить.

Металл холодный ласково поглажу,

Вчитаюсь снова в древней речи вязь

- Но не слова мне о тебе расскажут,

Увижу то, что прячется от глаз...

Закатный свет на утомленных лицах,

Мозоли на натруженных руках;

Печник в одежде, вымазанной глиной,

Стрелец у медного громадного куска.

Трудились мастера с зари до ночи,

- тьму-тьмущую ты задал людям дел:

копали ямы, возводили печи, месили глину, чтобы ты запел...

Отрада для любого сердца русского,

Когда колокола зовут-поют;

Трудились со сноровкой, спорно, дружно

- И каждый думу вкладывал свою.

И думы эти голосом металла

Разнес бы ты - о, мир бы зазвенел!

Царем тебя совсем не зря назвали,

Вот только песню людям ты не спел...

Стоишь ты здесь, ни разу не запевший

- Поют тебе на все лады ветра;

Стоишь как памятник всем колокольным песням

И - не царям - мастеровым рукам!

Но голос твой услышу в час закатный,

Когда пройдет волной набат грозы.

О колокол! Одно лишь Небо знает,

Что ты хотел сказать царям земным...

Мария Мирошина, октябрь 2000

Учитель: Когда же появились христианские колокола?

1-й ученик: Как показывают исследования историков, первые христианские колокола появились в конце IV - начале V веков. Колокола на Руси появились давно. Но первоначально они несли сигнальную функцию, то есть собирали народ на собрание (вече), оповещали о пожаре, нападении врагов. А с развитием христианства на Руси колокола становятся и культурной принадлежностью.

Многие колокола окружены тайнами. Так колокол в городе Велинья несколько раз принимался звонить сам и каждый раз пред­сказывал несчастья. В 1527 году предсказал войну с Францией, смерть короля Карла V, затем - эпидемию чумы.

В 615 году армия короля франков осадила бургундский город Санс. В городе уже заканчивались запасы продовольствия и воды.

Силы защитников были на исходе. И тогда епископ по имени Лупус зазвонил в колокол. Звон был грозным и страшным. Атакующие испугались колокольного звона и в ужасе убежали. Город был спасён.

Учитель: Почему колокольный звон действует на человека магически?

2-й ученик: Загадка магического действия колокольного звона очень проста. Абсолютно все колокола способны издавать инфразвуки, то есть звуки с частотой ниже 16 Гц. Эти неслышимые человеком звуки сопровождают колокольный звон и создают впечатление глобальности, силы, мощи, придают красочность. В звоне колокола присутствует не только инфразвук, но и ультразвук. Хотя ухо его не воспринимает, но человеческий организм так или иначе отзывается на их воздействие: в душе возникает ощущение торже­ственности, причастности к чему-то духовно высокому и светлому, ощущение неразрывной связи со своей родиной, со своим народом и традициями; или наоборот - душой овладевают печальные, тре­вожные чувства, щемящие сердце.

Учитель: Влияют ли колокольные звоны на здоровье человека?

3-й ученик: Звонят колокола и звоном врачуют русскую землю. Сегодня учёные института литосферы подтвердили, что энергия ультразвуковой волны колокола благотворно воздействует на человека и атмосферу. Если хотите убедиться в этом, послушайте праздничный колокольный звон и понаблюдайте, что с вами про­исходит, что вы почувствуете.

Учитель: Много прозвучало вопросов о больших колоколах. А что известно о колокольчиках?

4-й ученик: Древнейшие предки колокола - бубенец и колокольчик. Их находят у многих народов: египтян, евреев, скифов. Многие учёные считают Китай родиной колокола. Именно в Китае найдены древние колокольчики, они принадлежат 23 - 11 векам до нашей эры. Размеры их невелики: от 4,5 до 5,7 см. Ими пользовались по-разному: вешали на пояс, отпугивали злых духов, помещали в храме для ритуалов.

Мы не скрываем, что акустики до сих пор не могут теоретически точно объяснить, как нужно изготовлять корпус колокола. Все математические формулы, объясняющие звучание колокола, - лишь приближенные.

Учитель: Но всё же отличительной чертой русских колоколов являются звучность и певучесть, это достигается различными средствами:

• точностью пропорции меди и олова, нередко с добавлением серебра, то есть правильным сплавом;

• высотою колокола и его шириною, то есть правильной пропорцией самого колокола;

• толщиною стен колокола;

• правильным подвешиванием колокола;

• правильным сплавом языка и способом прикрепления его к колоколу.

Все колокола в той или иной мере декорированы узорами, текстом, изображениями. Заметную роль играли надписи, выполненные красивыми рельефными буквами.

Многие люди коллекционируют колокольчики. Есть ли музей колокольчиков?

Ученик: Колокольчики - очень интересная страница в истории русских колоколов. Что интересно, открыта и написана она в основном не историками-профессионалами, а ... любителями, собирателями старины, коллекционерами. Сегодня, в начале XXI века, единственный в России Музей колокольчиков открыт и действует в Екатерининской церкви города Валдая. До сих пор колокольчиков в частных собраниях больше, чем в Российских музеях. Самая крупная частная коллекция в Ростове Великом 2100 экземпляров.

Многие люди, особенно связанные с миром искусства, собирают колокольчики. Большая коллекция была, например, у Булата Окуджавы. В последнее время колокола научились изготовлять из стекла, глины, фарфора, но по-прежнему их делают так, что они издают музыкальные звуки.

Учитель: Колокола плакали, стонали, молились о русской К земле в годы лихолетий. Для нас, сегодняшних россиян, в российском колоколе и его звонах воедино слиты и история, и наука, и I любовь к родине, и знания мастеров колокольного дела, и песни, и душа народа:

Малиновый звон на заре,

Скажи моей милой земле,

Что я в неё с детства влюблён,

Как в этот малиновый звон.

4. Закрепление и обобщение изученного материала средствами компетентностно-ориентированного задания.

Компетентность. Учебно - познавательная, информационная.

Аспект. Использование понятийного аппарата школьного курса для объяснения явления и процессов, описанных в отрывке.

Уровень 3.

Структура задания:

Стимул. У тебя в интернете появился иностранный друг. Вы рассказывали друг другу о символах своей страны. Как то он спросил у тебя: « Почему считается, что колокол – это душа русского народа, открытая и широкая?»

Задачная формулировка. Прочтите предложенный отрывок, ответьте на вопросы.

1. Как вы думаете, почему колокол расширяется книзу?

2.Почему яблоко языка массивное?

3.Имеет ли значение тот факт, что удар языка по корпусу колокола приходится на нижнюю его часть?

4.Зависит ли, с вашей точки зрения, звук колокола от его массы?

5.Какое движение совершает сам колокол и его язык, если

а) язык качнуть один раз;

б) звонарь время от времени будет тянуть привязанную к нему веревку?

6. Почему колокола подвешивают высоко над землей – на колокольнях или в звонницах?

Источник информации.

КОЛОКОЛ:

«Появился я на Руси в 988 году. Отлили меня из меди и олова, телом стал сплав – звонкая оловянная бронза. Когда форма остыла, меня освободили от формы, подняли на колокольню, и тогда я произвёл свой первый звук. Голос мой поплыл над городом, и люди пришли поздравить меня с рождением. Нарекли меня колоколом, что по латыни – «созыв».

Русские колокола имели форму усеченного конуса, наподобие огромного толстого колпака с расширенным раструбом и ушками для подвески. Имел колокол верхний и нижний пояс, сковороду, под которой находилась серьга для подвеса языка — металлического стержня с утолщением в конце, называемого «яблоко», которым били по нижнему поясу колокола — звуковому кольцу.

Инструмент проверки. За каждый правильный ответ –1 балл.

5.Подведение итогов урока.

Возрождение звонов - не только дань уважения нашим талантливым предкам, но и серьёзный вклад в духовное возрождение России, возрождение её древней культуры.

Сегодня мы много узнали о колоколах и колокольных звонах. Колокол - это частичка истории России. Колокол - это произведе­ние литейного мастерства и искусства. Колокол - и музыкальный инструмент и лекарь. Колокол - это душа русского человека, открытая и широкая. Так пусть же в наших сердцах зазвенит сегодня колокол возрождения, колокол будущего.

Колокольный звон - непременный элемент образа столицы России - города Москвы, Москвы живой и полной сил. Люди слышат звоны московского Кремля, Ростова Великого, храмов российской глубинки.

Колокол - это один из символов Руси, её силы, веры в будущее и памяти о прошлом.

Сегодня на уроке вы узнали, что такое колокол, из чего его льют, где живут колокола, как рождается их звуки.

6. Рефлексия «Незаконченное предложение»

Помощники раздают бумажные модели колокольчиков. Ученики дописывают продолжение предложений, написанных на колокольчиках (2 мин.):

Учитель цитирует мудрые мысли учеников.

Повторить §35-36 (Перышкин А.В., Гутник Е.М. «Физика»).

Валеологическое задание:

• Найти информации в интернете о влиянии шума на здоровье человека.

Творческое задание: написать синквейн по теме «Колокол».

Список дополнительной литературы:

1. Даль В.И. Большой иллюстрированный толковый словарь русского языка: современное написание. - М.: Астрель: ACT: Хра­нитель, 2013.

2. Перышкин А.В., Гутник Е.М. Физика. . - М.: Дрофа, 2012.

3. Хайкин С.Э. Физические основы механики. Учебное посо­бие. - М.: Наука, 2012.

4.Ракин А.Г. Волны большие и маленькие: Научно-популярная лит-ра. - М.: Дет. лит., 2011.

Интернет-ресурсы

1. http://www.kolokola.ru/

2. http://somit.ru

3. http://www.hristianstvo.ru

Презентация к уроку