Физика и искусство.
Пояснительная записка.
Школьный учебный процесс, даже хорошо построенный, вызывает у многих школьников скуку, страх и другие отрицательные эмоциональные переживания из-за того, что каждый учитель предметник создает культ своего предмета, культ заучивания подряд содержания учебника.
А интересы ребят гораздо шире, разнообразнее и отвечают различным видам деятельности в области искусства, спорта, конструирования.
Цель данного урока и ему подобных развивать интерес к физике не как к любимому предмету, что невозможно для 25-30 человек, а как к науке, лежащей в основе научно-технического прогресса и объясняющей многие окружающие нас факты и явления
Физику, как и математику, принято относить к точным наукам. И считают, что если прозвенел звонок на этот урок, то и все постороннее — литература, искусство, поэзия — должно уступить место точному эксперименту, строгому доказательству и формулам.
Но ещё мыслители Древней Греции успешно совмещали поэзию и науку.
Наука отражает действительность в понятиях, законах, теориях
Искусство – в образах, что чаще гораздо ближе и понятнее учащимся.
В настоящее время необходимо значительное улучшение эстетического воспитания школьников и это чаще всего делают учителя-предметники гуманитарного направления.
Используя данный метод проведения урока физики, учащиеся смогут понять красоту науки.
Этот урок можно провести при проведении «Недели физики» или в 9-11 классах в конце учебного года.
Форма проведения произвольная и распределение материала тоже на усмотрение учителя.
Приглашаются для участия учителя рисования, музыки,информатики.
Физика и музыка
Для музыкального звука существенно, чтобы колебания происходили через равные промежутки времени. Колебания струн, камертонов и т.д. имеют такой характер
Колебания поездов, вагонов с лесом и т.д. происходят через неправильные, неравномерные промежутки времени, и производимые ими звуки представляют только шум.
Музыкальные звуки издают различные музыкальные инструменты.
Ударные – бубны, барабаны, ксилофоны и т.д.
Клавишные - пианино, клавесины .
Духовые – флейты, горны, фанфары, валторны, трубы
Струнные – скрипка, гитара .
( Демонстрируются инструменты и музыкальное звучание этих инструментов.)
Такое деление часто условно. Например, орган – целая фабрика звуков. Еще в прошлом веке на нем, как на настоящей фабрике трудились рабочие. Лишь в 20 веке людей заменили электромоторы, а на смену мехам пришли вентиляторы.
(Включить органную музыку)
На доске плакаты, которые прочитать-обратить внимание учащихся:
Орган-царь оркестра
Рояль-король оркестра
Альфа-царица оркестра
Скрипка-принцесса оркестра
Все вместе-«республика».
В праве оркестр считать «республикой», где каждый «гражданин» пользуется правом голоса и каждый представляет собой неповторимую индивидуальность.
Музыкальные звуки сопровождают нас на протяжении всей нашей жизни. Силу музыки, способной воплотить воедино мечты, стремления, и помыслы человека, испытал на себе каждый из нас. Окружающих нас звуков много, но интересуют нас не все, а именно музыкальные звуки. Почему? Чем отличаются остальные звуки? Что представляет собой звук? Как его можно получить? На эти вопросы отвечает физика.
Мы охотно слушаем музыку, пение птиц (запись), приятный человеческий голос (запись).
Напротив, тарахтение телеги, визг пилы, мощные удары молота нам неприятны и нередко раздражают и утомляют (запись). Таким образом, по действию, производимому на нас, все звуки делятся на две группы: музыкальные звуки и шумы.
Установить различие между музыкой и шумом довольно трудно, так как то, что может казаться музыкой для одного, может быть просто шумом для другого. Некоторые считают оперу совершенно немузыкальной, а другие, наоборот, видят в ней предел совершенства в музыке. Ржание лошади или скрип нагруженного лесом вагона может быть шумом для большинства людей, но для лесопромышленника это- музыка. Любящим родителям крик младенца кажется музыкой, для других эти звуки просто шум.
Звук характеризуется тремя важными понятиями: громкость, тембр, частота.
Громкость звука – в физике это определяется интенсивностью звука, которая зависит от амплитуды. Ухо человека чувствительны к амплитудам колебаний воздуха порядка одной миллиардной сантиметра, а в жидкостях и газах ещё меньше. Единица громкости – белл. Кстати эта единица названа в честь ученого Грэхема Белла, изобретателя телефона. На практике чаще громкость звука измеряют в децибеллах (дБ)
Например:
Шелест листьев – 10 дБ(запись).
Громкий разговор – 70 дБ (запись).
Пылесос – 50 дБ (запись).
Для усиления громкости звука служат корпусы инструментов. Эти корпусы играют роль резонаторных ящиков.
(Демонстрация корпуса гитары, балалайки, домбры). Исполняется песня под гитару или музыкальные произведения на домбре
Самым благоприятным считается звук листвы. Ученые доказали, что громкая музыка сокращает жизнь в соответствии 1 ч. = 1мин. при громкости звука более 80 дБ. Действительно, шум вредно влияет на здоровье человека, повышает кровяное давление, вызывает нарушение ритма сердца. Это ведет к глухоте. Очень сильные звуки 180 дБ и более могут вызвать разрыв перепонки. С шумом надо бороться.
Умение соблюдать тишину – показатель культуры человека и его доброго отношения к окружающим. Тишина нужна землянам так же как солнце и воздух.
Американский учёный Кнутсен пишет: «Шум – такой же медленный убийца, как и смог».
Но и абсолютная тишина пугает и угнетает человека. Недаром космонавты считают самым тяжёлым испытанием пребывание в сурдокамере. Каждого, кто находится в ней начинают беспокоить удары сердца, пульс, дыхание и даже шорох ресниц. Это может стать причиной серьёзных психических расстройств.
Нужно отметить, что при некоторых формах глухоты, когда слуховой нерв не повреждён, слух проходит через кости. Такие глухие могут танцевать, воспринимая ритм музыки через колебания пола. Известно, что великий композитор Людвиг ван Бетховен будучи глухим, слушая музыку с помощью трости, одним концом которой он опирался на роль, а другой держал в зубах. Послушайте произведение «Аппоссионата», которое он написал ,будучи глухим. Он как будто бы хотел сказать: «Возможности человека настолько беспредельны, что даже тяжелый недуг не помеха». Человек постоянно изо дня в день должен стремиться к вершинам мастерства, к совершенству.
Следующим понятием является частота звуковых колебаний – она определяет тон звука. Наименьшая частота из слышимых человеком – музыкальных звуков имеет частоту 16 колебаний в секунду. Он извлекается органом, но он применяется не часто. Слишком уж басовит. Разобрать и понять его трудно. Вплоть до 1000-1200 колебаний в секунду диапазон полон музыкой. Эти звуки самые слышные. Выше следуют менее «населенные этажи». Легко взбираются на них лишь скрипки, флейты да такие универсалы, как рояль, орган, арфа. И полновластными хозяйками здесь выступают звонкие сопрано.(Записи по возможности).
Вершины женского голоса поднялись выше. В XVIII веке 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.
Лет 60 назад в одном из лондонских театров готовилась к постановке пьеса, действие которой по ходу спектакля переносилось в далёкое прошлое. Режиссер хотел подчеркнуть необычайную постановку оригинальным сценическим эффектом. Но к переменам освещения все привыкли, музыка бы заглушила слова автора. И вот физик Роберт Вуд посоветовал использовать инфразвук — сверхнизкий звук, не слышимый человеком, но при достаточной силе создающий, как уверял Вуд, ощущение «таинственности». Ученый собственноручно изготовил источник инфразвука— громадную органную трубу. И на очередной репетиции ее опробовали. «Последовал неожиданный эффект, — вспоминает журналист-очевидец, — вроде того, который предшествует землетрясению: задребезжали окна, зазвенели стеклянные люстры. Все старинное здание начало дрожать, ужас прокатился по залу. Пришли в смятение даже жители соседних домов». Режиссер, понятно, испугался и распорядился, чтобы «такую-сякую» органную трубу немедленно выкинули.
Но в науке инфразвук исполняется: геофизики предсказывают штормы, подземные толчки.
Кроме громкости и высоты тона, музыкальные звуки характеризуются ещё одним важным понятием – тембром звука. Получить чистый звук со строго определённой частотой колебаний, даже при полном отсутствии посторонних шумов очень трудно и вот почему-любое колеблющееся тело издаёт не только один основной звук, его постоянно сопровождают звуки дополнительных частот. Их называют обертонами т.е. верхними тонами. Это создаёт мягкость, бархатистость.
И снова вернёмся к органу. Диапазон органа превышает диапазон всех инструментов оркестра вместе взятых. Звучность органного соло производит поистине величественное впечатление. И когда слушаешь орган ,встают в памяти прекрасные стихи Бориса Пастернака:
Орган отливал серебром,
Немой, как в руках ювелира,
А издали слышался гром,
Катившийся из-за полмира.
Покоилась люстр тишина,
И в зареве их бездыханном
Играл не орган, а стена,
Украшенная органом.
Ворочая балки, как слон,
И освобождаясь от бревен,
Хорал выходил, как Самсон,
Из кладки, где был замурован.
(Звучит органная музыка)
Содержание музыкального произведения воспринимается гораздо эмоциональнее, если оно слито с цветом. Выдающийся русский композитор А.Н.Скрябин глубоко чувствовал определённую световую окраску различных тонов. На основе этого он в своей симфонической опере «Прометей» ввёл так называемую световую партию, в которой музыкальные созвучия сопровождаются световыми эффектами различных оттенков, различной интенсивности. Композитор имел при этом ввиду погружение всего зала в цвета, указанные им в световой партии.
Известно,например, чувством синоксии обладал Берлиоз; видели звуки в цвете Римский-Корсаков и Дебюсси. Скрябин пытался с помощью строки «люкс» передать свои цветомузыкальные ощущения и представления.
В 1960 году в Лондоне, на Советской промышленной выставке демонстрировались светомузыкальные установки, а сейчас светомузыка получила самое высокое распространение (Демонстрация светомузыки).
Год от года крепнут голоса электромузыкальных инструментов. Мы уже не представляем себе жизнь без вокально-инструментальных ансамблей. И здесь музыка без физики невозможна. Первым кто соединил музыку и электричество был Л.С.Термен.
Создание ЭВМ открыло новые возможности применения электроники в музыке. В начале 60-х годов казалось, что пройдёт несколько лет и машины смогут писать стихи и сочинять музыку на уровне профессиональных поэтов и композиторов. По мере накопления опыта эти ожидания стали рассеиваться.
Машина полезна для черновых вариантов – заготовок. Это пример человекомашинной системы в музыке которая уже используется на практике, особенно зарубежными композиторами. Машина позволяет имитировать пространственное расположение звука – эффект реверберации - остановочного звучание – благодаря отражению звуковых волн в концертном зале.
Основоположник кибернетики Н.Винер писал : «Человеку – человеческое, вычислительной машине - машинное». Существует многообразная цветомузыкальная аппаратура. Имеет место концертное исполнение цветомузыки.
Например на темы Чайковского, Шопена, Вагнера, Прокофьева, в том числе с использованием ЭВМ
(Проигрывается музыка с использованием компьютера)
Физика и живопись
Посещая залы музеев, мы с вами восхищаемся чудесными картинами художников и совсем не задумываемся о том, какую роль играет физика в написании уникальных шедевров. Как бы ни далеки были между собой эти понятия - физика и живопись, однако между ними есть связь. Прежде всего, надо обратить внимание на многообразие цветов и их оттенков, которыми выписаны картины
Выставка картин
Ещё английский физик Исаак Ньютон в начале 18 века доказал, что обычный белый свет состоит из цветных лучей. Пропустив солнечный свет через призму, он получил цветную полосу – спектр.(Опыт – получение сплошного спектра на экране),
Рассказ учителя рисования о том, как освещение, цвет влияет на восприятии картины и на эмоциональное состояние человека.
Например, красное знамя на Рейхстаге и кровь на пальцах и лице героя репинской картины
Картины: «Знамя над Рейхстагом»
«Иван Грозный и сын его Иван»
Спектр отражает огромную гамму чувств человека
И так мы выяснили, что цвета всегда вызывали у человека различные чувства. Теперь понятно, почему и картины производят разное впечатление. Один и тот же цвет в разном окружении может вызвать противоположные эмоции – радостные и отталкивающие.
Написать и прочитать
«Цвет способен на всё: он может успокоить и возбудить, он может создать гармонию или вызвать потрясение, от него можно ждать чудес, но он может вызвать и катастрофу».
Жак Вьено
Цвета делятся по температурным впечатлениям :
тёплые – красный, оранжевый, желтый
холодные- голубой, синий
Делятся цвета на тяжести: мягкие – светлые, тяжелые-тёмные.
Законы преломления и отражения света учитываются художниками.
В искусстве импрессионистов (Э. Мане, О. Ренуар) и ещё в большей степени постимпрессионистов (П. Сезан, Ван Гог, П. Гоген) передавалось ощущение сверкающего солнечного света.(Показать картины, меняя освещение)
Разложение сложных тонов на чистые цвета, накладываемые раздельными мазки и рассчитанные на оптическое освещение их при восприятии картины зрителем. И цветные тени создают светлую, трепетную и воздушную живопись
(Рассказ учителя об особенностях картин постимпрессионистов)
Случается так, что сам художник ,в силу определённых причин, забывает объективности действия законов оптики, об их независимости от желания человека. И тогда в живописи может произойти катастрофа.
Гениальную картину Репина «Иван Грозный и его сын Иван» чуть не погубил сумасшедший. Он забрел в Третьяковскую галерею и ударом ножа вспорол холст. Картина, казалось, была ранена насмерть, краски облупились, по лицу Ивана Грозного прошел рваный разрез. Картину спасали лучшие реставраторы России. Терпеливо, нитка за ниткой склеивали они драгоценный холст и не добились чуда: рваные края разреза срослись, как лживое тело. Восстанавливать живопись должен был сам Репин.
Когда Репину сообщили о несчастье, престарелый художник, говорят, обрадовался. Он с годами будто бы стал замечать недостатки картины, которых раньше не видел. Год от году она нравилась ему все меньше и меньше. Он втайне укорял себя за пренебрежение к фиолетовым оттенкам и все тверже убеждался в том, что лицо Ивана Грозного он пережелтил. Репин рад был случаю исправить «ошибки». Он стал писать лицо Ивана Грозного заново, налегая теперь на холодные фиолетовые тона.
Почитатели художника тревожно следили за его кистью. И чем дальше подвигалась работа, тем сильнее росло беспокойство и недоумение окружающих. На глазах у всех в радостном вдохновении художник портил свою картину. А когда он, довольный и успокоенный, отошел от станка, окружающие увидели, что картина была полностью испорчена.
Тогда решили смыть все репинские исправления, а другой художник по репродукциям и памяти восстановил картину в прежнем виде.
Над странностями Репина призадумался один физиолог «Почему от многих картин художника, написанных в старости, на чужбине, веет холодом лиловых тонов?». Он проследил, как меняются глаза пожилых людей, и нашел, что под старость хрустально прозрачная среда глаза понемногу желтеет. Значит, многие старики начинают глядеть на мир, как сквозь слабое желтое стекло. А ведь желтое стекло потому и желто, что легко пропускает желтые и красные лучи, а фиолетовые и синие поглощает. Смотрит художник на картину пожелтевшими глазами. Сверкают синие краски на полотне, рвутся с холста, рвутся — и не могут пробиться сквозь желтые среды глаза.
Впрочем, это беда не одних пожилых людей: все мы каждый вечер попадаем в их положение. Вечером, при свете электрических лампочек, картины заметно изменяют свой цвет. В свете электрической лампы мало синих лучей зато много красных, оранжевых и жёлтых. В этом легко убедиться на рассвете, когда немощно жёлтыми кажутся фонари, побеждаемые блеском солнечного света.
Вечерами, в желтом свете электрических ламп, глаза как бы стареют, и не одни художники попадают впросак из-за этой временной старости зрения. Свет без обмана дают лампы дневного света.
Физика и театр
Все вы любите театр, но порой даже не представляете, какое большое место занимает физика в подготовке спектакля. Сегодня мы вам попытаемся рассказать и показать некоторые театральные «чудеса», создаваемые на сцене с помощью физики
В театрах очень важно звучание музыки, голосов актеров, а их качество зависит от акустических свойств зала, определяемых архитектурой театра
В Древней Греции,для того чтобы услышать и посмотреть огромному количеству людей, «оркестра» помещалась в глубине гигантского амфитеатра с раскинутыми полукружьем каменными скамьями, вырубленными прямо в склоне холма. Спектакли ставились под открытым небом, но все шорохи были отлично слышны в любой точке амфитеатра.
В древнем театре актеры пользовались глиняными масками. Цвет маски выступал как символ: красный – цвет героя, в синем выходили рабы, смуглый цвет означал здоровье, багровый – раздражительность.(Демонстрация) Хорошо высушенная маска служила рупором.
В качестве освещения использовали свечи, масляные лампы. Но добивались нужных эффектов на декорациях ( получали различные оттенки). Было время, когда источниками театрального освещения были свечи, масляная лампа и язычок газового пламени. Но и при этом умудрялись добиваться нужных эффектов на декорациях. Например, восхитительную игру различных оттенков розового цвета в картинах заходящего и восходящего солнца получали распологая прозрачный сосуд с вином перед источником света
(Опыт. Зарево Солнца – сосуд с раствором малинового цвета освещается фонарём)
Несколько театральных эффектов мы попробуем вас показать
1)Посмотрим как в театре делают снег?
Шар обклеить зеркальными осколками
Шум вьюги записать плавное падение снежинок – музыка
2) А как в театре показать гром и молнию?
Разряд+гром – жесть
3)А теперь заглянем в театр кукол
Кукла, платье, которое освещается ультрафиолетовыми лучами (Лампа УФО) начинает светиться- использование светящихся красок.
4)Демонстрация призрака (Малыш и Карлсон играют в приведение)
5)Театр теней
А)говоряшая тень
Б)Цыплёнок в яйце
Заключение: Цель нашего урока заключалась в том, чтобы показать красоту точных наук – физики. Вы наглядно убедились в том, что физика не закована в цепи формул, законов, доказательств, опытов и наблюдений. Не важно любите ли вы рисовать, петь, танцевать, или увлекаетесь театром, архитектурой – физика ваш первый помощник. Она даёт возможность ваши увлечения сделать богаче, разнообразнее и понятнее.
Использованная литература и материалы:
«Занимательные опыты по физике»-Эвенчик Э.Ш.
«Занимательная физика»-Пелерман Я.И
Журнал «физика в школе»
«Я познаю мир»-Альтшулер С В
