В. В. Арбаков рецензент: Б. Г. Повитухин, доцент кафедры физики бпгу имени В. М. Шукшина, кандидат педагогических наук Пояснительная записка

Вид материалаПояснительная записка

Содержание


Рождение звука
Громкость звука
Распространение звука
4. Скорость звука
5. Звуковой резонанс
Особенности волны
Музыкальный слух
3. Цели курса.
4. Задачи курса.
8. Ожидаемые результаты.
Подобный материал:
Элективный курс




для учащихся 9, 10 классов


В.В. АРБАКОВ


РЕЦЕНЗЕНТ:

Б.Г. Повитухин, доцент кафедры физики БПГУ имени В.М. Шукшина, кандидат педагогических наук


Пояснительная записка.


Гитара – один из самых распространенных инструментов. Туристы, отправляясь в поход, не забывают захватить гитару. Гитара звучит дома и на эстраде, в лесу и на кухне, и, конечно, в концертном зале.

Предполагают, что родина гитары Древняя Греция. Созвучно «гитаре» древнегреческое «кифара» - инструмент, обладающий кузовом и струнами. Вторую родину гитара обрела в Испании, где уже в 8-9 веках получила широчайшее распространение. Не зря в стихотворении А.С.Пушкина об испанской жизни речь идет о гитаре:

Я здесь, Инезилья

Я здесь под окном

Объята Севилья

И мраком, и сном

Исполнен отвагой

Окутан плащом

С гитарой и шпагой

Я здесь под окном

Из Испании гитара распространилась по всей Европе, в том числе

заиграла и в России, потом переплыла с переселенцами в Америку.

Гитара- это струнный инструмент, состоящий из головки с колками, шейки, грифа с порожками и ладами, корпусом с декой (у штучных гитар из черного дерева, для серийных гитар выбор дерева не строг). Порожек 12 лада находится посередине между опорами струны у головки и на подставке. 5,7,12 лады для удобства обозначаются кружочками. Корпус серийной гитары изготовлен либо из строительной фанеры, либо из прессованных опилок, либо из пластмассы. У штучной гитары – из резонансной ели, поэтому корпус не только усиливает звук, но и создает неповторимый тембр. Часто удар по деке и поднесение корпуса резонаторным отверстием к органу слуха говорит многое о звучании (вибрации) дерева. Струны на серийной гитаре - металлические, а на штучной, как правило, нейлоновые. На старинных инструментах были жильные струны.

В начале 20 века уже проводились работы по изобретению электрогитары, которая по замыслу изобретателей должна была всего-навсего усилить тихое звучание гитары. И это удалось, когда, начиная с 1927 в Аргентине, был выдан 1 патент на первый работоспособный инструмент. У классической и электрогитары, однако, разный физический принцип образования звука. В обычной гитаре резонирует корпус, а в современной электрогитаре усиление идет только с помощью электроники. К началу 70-х годов появились инструменты, которые подходили самым изысканным музыкантам. Электрогитара стала невосприимчивой к посторонним шумам в результате удаления традиционного корпуса. Чуть позднее, чтобы можно было репетировать в домашних условиях, была создана полуаккустическая гитара, которая могла использоваться как традиционная, т.к. имела корпус с резонансным отверстием. Затем развитие электрической гитары претерпело еще очень важный этап – разделение инструмента для исполнения различных партий: соло-гитара, ритм- гитара, бас-гитара. Это облегчило задачу исполнителям, у которых все совмещалось в одних руках.

Кто-то заметил, что любой инструмент нарушает тишину, а гитара ее создает. Может так велико число желающих освоить гитару для себя, для узкого круга родных и друзей.

Я владею инструментом еще со студенческих лет. За это время многих детей обучил навыкам игры на гитаре. Т.к. в школе я работаю учителем, решил при помощи гитары помочь детям познать интересный мир физики. Мною разработан элективный курс «Физика гитары», способствующий расширению кругозора учащихся, развивающий их самостоятельность, служащий раскрепощению в нестандартной ситуации. Программа курса состоит из 8 разделов.

  1. РОЖДЕНИЕ ЗВУКА

Появление звука провоцируют колебания тел (или их части) с частотой от 20-20000 Гц. Органы слуха человека не способны воспринимать звук ниже (инфразвук) и выше (ультразвук) обозначенного интервала. А все звуки, которые мы слышим (трели птиц, журчание ручья, звук гитары), по частоте укладываются в вышеуказанный диапазон. Колебания возникают в результате действия силы упругости. Я натягиваю струну, затем ее отпускаю , мы слышим звук. Если же дотронусь рукой до звучащей струны, то прекращу ее колебания, а вместе с этим исчезнет и звук.

На грифе современной гитары 6 струн. Они имеют разную толщину. Звук открытой струны соответствует какому-то определенному тону (ноте). От нижней струны к верхней получаются следующие тона: ми, си, соль, ре, ля, ми. Основным тоном для гитары считается нота «ми». Остальные тоны сложного звука называются обертонами. Частоты всех обертонов в целое число раз больше частоты его основного тона. Обертоны определяют тембр звука, т.е. такое качество, которое позволит отличить звуки разных инструментов (скрипка, гитара). Настройка инструмента производится при помощи камертона, извлекающего чистый звук.

Попробуем связать частоту колебаний струн гитары с высотой издаваемого звука. Обратите внимание, что колебания 6 струны происходят с меньшей частотой, чем первой, а рождаемый 6 струной звук самый низкий из всех извлекаемых на других струнах. Сравнительную аналогию можно провести со звуками, идущими от летящего комара и шмеля (меньшая частота взмахов крыльев соответствует более низкому звуку) Функции бас – гитары, на которой всего 4 толстые струны, состоят как раз в извлечении низких звуков. Если учесть, что высота голоса определяется колебаниями голосовых связок, то, может быть не зря в сказке «Волк и семеро козлят» хитрый волк просил кузнеца подковать ему голос. А ведь и у каждого человека голос меняется в зависимости от возраста (в детстве он более высокий). Кстати курение огрубляет мышцы голосовых связок, что выливается в специфическую хрипотцу у курящего человека.

Демонстрация изменения голоса: пародии, горловое пение.

ВОПРОСЫ: 1. Изменится ли высота звучания струн на гитаре в случае более сильного их натяжения ?

2. Как изменится высота звучания в случае значительного повышения температуры окружающего воздуха ?

3. Могут ли тела при соприкосновении с колеблющимися струнами сами являться источниками звука ?

Демонстрации: Звучание мокрой струны, звучание хрустального бокала при движении мокрого пальца по его кромке.
  1. ГРОМКОСТЬ ЗВУКА

Демонстрация: Легкий удар по струнам сменяется сильным.

Сильный удар вызывает большую амплитуду колебаний, что ведет к усилению громкости звучания.

Демонстрация: К одной из веток камертона поднесем легкий шарик и разными по силе ударами по другой ветке заставим его двигаться, сравнивая при этом величину пройденного пути (в сопоставлении с силой удара) Аналогично для гитарной струны. Единица громкости звука – сон. Громкость звука иногда характеризуют уровнем звукового давления (У.З.Д.), измеряемым в фонах, или уровнем звукового давления, измеряемого в белах и децибелах

Звуку, возникающему при листании газеты, соответствует уровень звукового давления порядка 20 дБ. Нетрудно воспроизвести подобный шум на гитаре. Говорят, что знаменитый тенор Ф.Шаляпин своим голосом мог заглушать звук пароходного гудка, который соответствует У.З.Д. в 100 и более дБ. Музыка, идущая из громкоговорителей, может быть очень громкой в зависимости от выходных параметров. Однако, систематическое воздействие на человека громкого звука (особенно шумов) неблагоприятно сказывается на здоровье (нервная возбудимость, быстрая утомляемость). Попробуйте провести занятие в шумной аудитории. Пример: шумовой оркестр, где вся аудитория участвует в создании неорганизованного звука под аккомпанемент гитары: (1 ряд-топот, 2 ряд - громкий разговор, 3 ряд -тихая песня). Для звуконепроницаемости помещений их стены, полы, потолки прокладывают прослойками из звукопоглощающего материала (прессованная пробка, пенопласт, войлок). Для усиления звука можно использовать направленный звук (простейший рупор из бумаги, голос Буратино из кувшина, звук через сложенные вместе ладошки )

ДЕМОНСТРАЦИЯ: звучание камертона, механических часов, музыкальной открытки в картонной коробке, обклеенной пенопластом.

  1. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗВУКА


Звуки распространяются в твердой, жидкой и газообразной среде посредством волны. Волны бывают поперечные и продольные. Реальной моделью служат волна на поверхности воды, «волнующая нива» на хлебном поле, колебание земной поверхности (сейсмическая волна). Можно смоделировать «Бегущую волну», вызванную эмоциями болельщиков на стадионе. Но как же звук распространяется в воздухе? Источник звука порождает в воздухе сжатые и разреженные участки (по количеству молекул газа), которые передают звуковое давление во все стороны. Их может слышать летящая птица, рыба в воде, заяц, спрятавшийся в роще. Надо помнить, что с волной не переносится вещество, а происходит перемещение определенного состояния колеблющейся среды. Воздушная волна является продольной, моделью которой может являться расположение детей в школьной аудитории (по рядам – сжатые участки, между рядами – разреженные). Волна, достигающая органов слуха человека или животного, приводит в движение барабанные перепонки, от чего и возникают слуховые ощущения.

Итак, между нами воздушная среда, которая реагирует на любой звук рождением волны, способной реагировать на органы слуха. Послушаем звук гитары и переработаем мысленно информацию (звучит гитара).

Демонстрация: Приложим к гитарной струне проволоку. Поднесем другой конец проволоки к ушам, затем произведем удар по струне.


Вопросы: 1. В космосе нет воздуха. В чем состоит ошибка создателей

фильма «Звездные войны»? (Справка: фильм

сопровожден звуковыми эффектами).

2. Как объяснить возможность использования мыльниц,

соединенных спиралевидной проволокой, для передачи

звука?

3. За счет чего происходит усиление звука в рупоре?


4. СКОРОСТЬ ЗВУКА

Скорость звука в воздухе зависит от температуры окружающего воздуха. С увеличением температуры звук распространяется быстрее (при t =0 C v=343 м/с). В жидкой и твердой среде скорость звука выше, например, для изделий из ели (из которой изготавливается корпус гитары) скорость звука достигает 5000 м/с. Для воды- 1483 м/с .

Демонстрация: К корпусу гитары прикладываем тикающие часы, а к другой части корпуса прижимаем ухо. Анализируем слуховые ощущения.

Энергия волны ослабевает с увеличением расстояния от источника звука, а, значит, один и тот же звук воспринимается на разном расстоянии, по- разному. Попробуйте восстановить слова песни, находясь ближе или дальше от меня. К сведению, способность воспринимать звуки у животных, гораздо выше, чем у человека.

5. ЗВУКОВОЙ РЕЗОНАНС

Громкость звука зависит от амплитуды колебания. Амплитуда колебаний, в свою очередь, зависит от явления совпадения частоты вынуждающей силы с соответствующей частотой колебательной системы. Это явление называется резонансом. В гитаре для усиления звука наряду с резонансным отверстием служит дека.

Демонстрация:
  • Звучание автономной струны.
  • Звучание струн с заклеенным скотчем отверстием
  • Звучание камертона под действием звуковой волны, идущей от рядом стоящего камертона
  • Аналогичное возбуждение звука в расположенных по соседству гитарах.

Деки усиливают издаваемый струнами звук и придают звучанию инструмента характерную окраску-тембр. Тембр зависит не только от формы и размера резонатора, но и из какого дерева он сделан, даже от состава лака, от материала из которого сделана струна. В концертных залах при помощи архитектурных хитростей звук стараются усилить, а в домах отдыха, медицинских учреждениях, наоборот, уменьшить.

У человека ротовая полость также является резонатором.


  1. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ

Всем понятно, что звучание 2, 3 гитар несет усиление звучания т.к. одна звуковая волна накладывается на другую. Вспоминаются в этой связи выступления агитбригад, где идет аккомпанемент нескольких инструментов. Также хорошее звучание зависит от расположения слушателя по отношению к источнику звука. Вспомните, какие мощные звуки доносятся из мощнейших динамиков на концертах в с. В - Обском, если мы расположены прямо перед ними. А если отойти в сторону? Расположится сбоку?

Демонстрация 1. Прослушивание песни, если исполнитель находится спиной к слушателям, боком к слушателям, лицом к слушателям.
  1. Звучание звонка будильника в корпусе гитары.

Оказывается, если колонки громкоговорителей при работе будут расположены не на одной прямой по отношению к зрителям, это может вызвать гашение звука. Явление усиления или ослабления звука в зависимости от расположения источника звука по отношению к потребителю называют интерференцией.

  1. ОСОБЕННОСТИ ВОЛНЫ

Волны способны проходить одна через другую, не изменяя своих параметров, поэтому человеческое ухо способно воспринимать разные звуки как бы они не отличались. Например, звуки отдельных инструментов в оркестре или голоса учеников.

Демонстрация: одновременное звучание гитары и камертона

Известно, что энергичная музыка стимулирует умственный процесс, классическую музыку используют в медицине, а звучание рок-музыки даже повышает надои коров.


  1. МУЗЫКАЛЬНЫЙ СЛУХ

Музыкальный слух присущ только человеку. Он может запоминать и воспроизводить звуки. Человек, обладающий абсолютным слухом, не обязательно музыкант. Но и не все композиторы имеют абсолютный слух.

Демонстрация: попробуем по памяти назвать ноту, соответствующую звучанию открытой струны.

Римский-Корсаков обладал цветным слухом. Для него ми-бемоль мажор ассоциировался с цветом морской волны. Бетховен имел внутренний слух, который позволял ему сочинять музыку при наступлении полной глухоты. Проблемами связи музыки и света интересовался Скрябин. У него в поэме «Прометей» музыка сопровождается цвето - световыми эффектами.

  1. Актуальность.

Последние исследования в физике показывают, что нейтронные структуры мозга, управляющие жизнедеятельностью человека, функционируют благодаря обмену энергией и веществом с его организмом и внешней средой. Они непрерывно воспринимают сложную мелодию вибрационных полей. Её вариации способствуют нормальному ходу физиологических процессов у ребенка. Нейтронные структуры различного ранга контролируют подсознательную и сознательную деятельность человека с акцентом на музыку, затрагивающую в свою очередь струны чувств и дающую мозгу теоретическую пищу. Это вызывает желание к практической и исследовательской работе мозга для комфортизации существования ребенка в окружающей действительности с моделированием чувств успеха и счастья.

Элективный курс «Физика гитары» рассчитан на детей 14 – 16 лет с творческой натурой постигающих реалии физических явлений через комплексное действие всех органов чувств: «увидеть, услышать, ощутить, потрогать» и, наконец, родить звук. Курс позволяет понять красоту науки и самого процесса познания физики на модели игрового инструмента. Развивается способность детей видеть физику во всем многообразии жизненных явлений: эстетическое богатство окружающего мира, усиливает интерес учащихся к предмету, способствует совершенствованию личности ребенка, творчески возвышает его и дисциплинирует. Сведения, полученные на занятиях, позволят ученику на уроках в классе использовать дополнительную информацию, что способствует повышению качества знаний школьника.

Элективный курс «Физика гитары» расширяет кругозор учащихся, развивает самостоятельность, служит нравственным ювелиром качеств личности, вызывает положительные эмоции и служит раскрепощению, или проще, освобождению от комплекса общения. Все это возможно при слиянии теории и практики обучения детей игре на гитаре.

В программе «Физика гитары» представлены 8 разделов.

  1. Принципы.
  1. Научность – через современные литературные источники.
  2. Доступность – через совмещение дозированной научной информации с

демонстрациями по изучаемой теме
  1. Новизна материала обеспечивается за счет того, что материал

обычного учебника не используется.

4) Практичность и наглядность достигается через использование

нотных листов, рисунков, таблиц, гитары.

5) Связь с жизнью прослеживается через выступление учеников перед

одноклассниками, на школьных и клубных мероприятиях.


3. Цели курса.

1) Формирование интереса к физике за счет имеющихся

знаний в других областях науки и техники; углубление и

расширение знаний, полученных на уроках ранее.
  1. Развитие творческой активности и совершенствование личности каждого ученика.
  2. Развитие эмоциональной чувственности через эстетичность средств, экспериментов, наглядности и др.
  3. Нравственное воспитание, воспитание уважения к физике как науке, помогающей объяснить окружающие явления.
  4. Формирование навыков работы с литературой.



4. Задачи курса.

1) Образовательные задачи:
  • Расширять кругозор детей
  • Знакомить с разнообразием физических явлений и её значение в профессиональной деятельности человека.

2) Воспитательные задачи:
  • Развивать коммуникативные способности учащихся при выступлениях, презентациях.
  • Формировать способности к ораторству и стихосложению.
  • Развивать умение слушать и быть в центре внимания

3) Развивающие задачи:
  • Развивать образное и логическое мышление.
  • Тренировать зрительную, слуховую и моторную память.

4) Конкретизация.
  • Достижение первых навыков игры на гитаре.
  • Развитие чувственности в восприятии мелодии.

Содержание программы.
  1. Вводное занятие. Краткое содержание всего курса «Физика гитары». Роль физики в производственной деятельности человека. (1 ч)
  2. Волна – загадка океана. Волны большие и маленькие. Сейсмическая волна. Ультразвук. Звуковая волна. (4 ч)


Демонстрации:
    • Волна в ванночке \ жидкая среда \
    • Скакалка с фиксированным концом для волны в твердой среде.
    • Барабан в гитаре для отражения звуковой волны.
    • Кинофильм «Разрушительная сила океана»
  1. Физика в музыке. Музыкальные звуки и шумы. Звук в работе. Аккорд – созвучие. Музыкальные инструменты (струнные, духовые, ударные).

«Световая» окраска музыки. Электромузыкальные инструменты.

Компьютерная музыка. «Поющий бокал». (6 ч)

Демонстрации:
  • Звук колеблющейся линейки, зажатой в тиски.
  • Определение чистого звука по звучанию камертона.
  • Корпус гитары – резонатор звука.
  • Прослушивание компьютерной музыки.
  • Симфоническая музыка – созвучие инструментов.
  1. Громкость и высота звука. Амплитуда колебания. Маятник. Частота звука.

Диагностика биологического состояния. Диаграмма колебаний

звуковых волн. Источник звука. Среда для переноса звука.

Голосовые связки. Влияние курения на физиологию голоса. (5 ч)

Демонстрации:
  • Исполнение песен под гитару.
  • Звучание песен в исполнении Никитиных.
  • Модельная «бегущая волна» с мнимой записью низкочастотной звуковой волны.
  • Запись звука на магнитофон.
  • Демонстрация плаката «Влияние курения на организм человека»
  1. Устройство гитары. Предназначение корпуса, струн, грифа, колок. Технология изготовления инструмента. Настройка инструмента. Правильная посадка для исполнителя. Аккорды на гитаре. Нотная грамота. Игра правой рукой: бой, перебор и др. Звучание в унисон (настройка под камертон) нескольких инструментов. Созвучие голоса и звука гитары. Рождение гармонии. (5 ч)

Демонстрации:
  • Игра двух и более инструментов.
  • Демонстрация звучания пианино \ струна \
  • Прослушивание авторских песен.
  • Компьютерный вариант нотной грамоты.
  • Звучание натянутой лески без резонатора.
  • Демонстрация использования полости рта для усиления звука.
  • Демонстрационное звучание низов и верхов на разных инструментах.
  1. Акустика. Сила упругости. Продольные и поперечные волны.

Эхо. Отражение и преломление волны. Скорость звука в

различных средах. Телефон.

Электромагнитная волна. Гармоническая волна. Вибратор.

Исцеление мелодией. Влияние громкой музыки на барабанные

перепонки. Резонанс. Ослабление звука. Электромагнетизм

сотового телефона. Передача звука. А.С. Попов. ( 4 ч )

Демонстрации и беседы:
  • Лекция «Симфоническая музыка для лечения сердца»
  • Громкая музыка (рок) – разрушитель строений.
  • Демонстрация звуковых колебаний воспроизводится в телах. Звук рождает дрожание стёкол.
  • Разговор по сотовым телефонам из соседнего кабинета.
  • Звукоизоляция. Демонстрация ослабление звука.
  1. Дикция. Энергия. Интерференция волн. Когерентные волны.

Усиление и ослабление звуковой волны. Динамик.

Звукосниматель. Микрофон. Прохождение волн одна через

другую. ( 4 ч)

Демонстрации: (беседы)
  • Демонстрация действия электромузыкальных инструментов
  • Действие микрофонов и динамиков (запись звука на компьютер).
  • Трансформация звука (искажение) при записи на магнитофонную ленту.
  • Лекция «Меч над плечом, а голос в пропасть». Ораторские способности.
  • Групповые выступления.
  • Звучание голоса Левитана с пластинки.
  1. Итоговое занятие. Подготовительная работа по подготовке творческих работ. Знакомство с требованиями к ним. Выступление учащихся с докладами, презентациями, лекциями, творческими работами, выступлениями. ( 5 ч)


Программа элективного курса рассчитана на 34 часа.


Домашнее задание
  1. Отрабатывать навыки игры на гитаре.
  2. Знать буквенные символы, обозначающие ноты (аккорды).
  3. Уметь настраивать правильно инструмент.
  4. Играть под гитару простые песни.
  5. Пытаться создать свою мелодию.


Зачёт по курсу предполагает рекомендуемые творческие работы:
  1. В поисках гармонии.
  2. Моделирование компьютерной музыки.
  3. Музыка и шум.
  4. Проблемы акустики.
  5. Динамик – средство достучаться до мозга тысяч людей.
  6. Влияние музыки на человеческий мозг.
  7. Как работает телефон.
  8. Звук за работой.
  9. Лекция о классической музыке. Влияние на подсознание.
  10. Физические явления, происходящие на концертном выступлении.
  11. Звуки сердца.
  12. Физика голоса.



Практическая форма зачёта:
  1. Демонстрация игры на гитаре.
  2. Изготовление модели гитары.
  3. Выступление перед одноклассниками.

Участие в концертной программе.

Зачёт в практической форме с привлечением профессионала (музыкальный работник).


Рекомендуемые для исполнения песни.

  1. Визбор Ю. «Милая моя»
  2. Митяев О. «Как здорово, что все мы здесь сегодня собрались»
  3. Высоцкий В. «Если друг оказался вдруг»
  4. Евдокимов М. «Я еще вернусь..»
  5. Песни в исполнении Никитиных.


  1. Оборудование.



  1. гитара
  2. камертон
  3. механический маятник (часы)
  4. бегущая лента
  5. осциллограф
  6. динамик
  7. леска
  8. проигрыватель
  9. компьютер
  10. деревянный ящик
  11. краска
  12. магнитофон, микрофон
  13. сотовый телефон
  14. кассеты, диски
  15. барабан
  16. пианино, труба
  17. скакалка
  18. ванночка
  19. кинопроектор
  20. бокал.



8. Ожидаемые результаты.

1. Повышение интеллектуального уровня учащихся.

2. Потребность в самореализации.

3. Развитие музыкальных способностей.

4. Возникновение потребности в творческом развитии

5. Получение навыков игры на гитаре.


8. Литература:
  1. Анфилов Т. Физика и музыка. М., «Детская литература», 1994.
  2. Гнедина Т.Е. Физика и творчество в твоей профессии. М., «Просвещение», 1988.
  3. Мороз О.В. В поисках гармонии. М., «Наука», 1987.
  4. Подойницин В.Х. Инструменты для творчества. М., «Наука», 1998.
  5. Ракин А.Г. Волны большие и маленькие. М., «Детская литература», 1985.
  6. Опыты в домашней лаборатории. Квант. М., «Наука», 1981.
  7. Хилькевич С.С. Физика вокруг нас. Квант. М., «Наука», 1985.