«Осуществление межпредметных связей в системе профильного обучения» (стр. 18 )

УМКД 042-18-38.1.70/03-2014

Редакция № 1 от 25.06. 2014 г.

Страница 2 из 161

Звук сильно возрастает каждый раз, когда какая-либо из собственных частот участка струны между точкой соприкосновения и любым из её концов совпадает с собственной частотой колебаний камертона. Этот метод предложен Гельмгольцем как способ получения чистых тонов, т. к. высшие собственные частоты камертона не гармоничны по отношению к основной частоте и поэтому не усиливаются. Если на струну действует поперечная сила и на единицу длины приходится сила I, то уравнение можно записать в виде:

??2y/?t2=(P?2y/?x2)+I                        

Вообще I может зависеть одновременно и от x, и от t.

Силы трения между смычком и струной – это силы сухого трения. Можно говорить о силах трения покоя и трениях скольжения. Первая сила возникает между соприкасающимися, но неподвижными друг относительно друга телами, вторая – при скольжении одного тела по поверхности другого.

Сила трения покоя всегда равна по величине и противоположна по направлению внешней силе. Сила трения скольжения зависит от материала тел и от состояния трущихся поверхностей, а также от относительной скорости этих тел.

При начальном движении смычка струна отклоняется вместе с ним. При этом сила трения покоя уравновешивается силами натяжения струны. Равнодействующая F сил натяжения пропорциональна отклонению струны x от положения равновесия:

F=2Tsin?=4T0x/l

где l –длина струны, а T0 –сила натяжения струны, которую при малых отклонениях можно считать постоянной. Поэтому при движении струны вместе со смычком сила F будет расти, и в тот момент, когда она станет равной максимальной силе трения покоя, начнётся проскальзывание.

В момент срыва скорость струны равняется скорости смычка, и в начале струна будет продолжать отклоняться в сторону движения смычка. Теперь равнодействующая сила натяжения ничем не скомпенсирована, поэтому она будет тормозить движение струны, замедляя его. В какой-то момент скорость струны упадёт до нуля, затем струна начнёт двигаться обратно; после максимального отклонения от положения равновесия в противоположную начальной сторону струна опять будет двигаться в сторону движения смычка. А смычок будет двигаться равномерно со скоростью u. В некоторый момент скорости струны и смычка сравняются. При этом между струной и смычком проскальзывания уже нет, и появляется сила трения покоя, равная равнодействующей сил натяжения.

При дальнейшем движении струны до положения равновесия силы натяжения уменьшатся, и соответственно уменьшается сила трения покоя. После прохождения струной положения равновесия процесс повторяется. Таким образом получаются незатухающие колебания

Осуществление межпредметных связей физики и музыки при изучении темы «Колебания и волны»

В курсе средней общеобразовательной школы изучение темы «Колебания и волны» целесообразно не объединять вместе, а изучать в соответствующих

УМКД 042-18-38.1.70/03-2014

Редакция № 1 от 25.06. 2014 г.

Страница 2 из 161

разделах – механические колебания и волны при изучении механики, а электромагнитные – при изучении электродинамики.

Межпредметные связи физики и музыки удобно осуществлять при изучении акустических явлений, т. е. звуковых колебаний и волн. Изучение акустических явлений, т. е. распространения в упругой среде механических колебаний, способствует расширению понятия волны – от волн, непосредственно воспринимаемых визуально, до невидимых. Это в какой-то мере готовит учащихся к восприятию физической сущности электромагнитных волн. Кроме того, при изучении звуковых явлений можно закрепить те знания учащихся о волнах и их характеристиках, которые к тому времени они имеют.

На изучение звуковых колебаний и волн в 8 классе выделяется два часа, этого количества часов недостаточно, т. к. звуковые явления разнообразны и рассмотрение их физической природы требует особого внимания, поэтому предлагается выделить больше времени, что позволит более детально изучить звуковые явления. Конечно, можно использовать внеклассные занятия, или резервные часы.

Использование средств музыки можно считать целесообразным по следующим причинам:

1. осуществляется эстетическое воспитание, через использование музыкальных фрагментов.

2. используется принцип наглядности, т. к. ученики не только слышат звук, но и видят источник звука, в частности, струну, совершающую колебания. Использование камертона не позволяет продемонстрировать колебание его ветвей, из-за малой амплитуды, а колебания струны заметны человеческому взгляду.

3. развивается логическое мышление учеников, через принцип причинности. Так, например, при введении понятия звуковых колебаний проводят следующие размышления при ответе на вопрос «откуда взялся звук?»: внешняя сила возбуждает колебания в струне, это демонстрируется, эти колебания распространяются в воздухе и достигают нашего уха, мы слышим звук, следовательно, звук – это колебания.

4. используется принцип новизны. Немногие ученики средних общеобразовательных школ имеют доступ к музыкальным инструментам, поэтому наличие такового на уроке возбуждает непроизвольное внимание, интерес, а также непроизвольную память, основанную на чувственном восприятии, которая сохраняется гораздо дольше произвольной памяти.

Использование музыкальных средств можно осуществлять с участием учителя музыки, или учащихся, занимающихся в музыкальных школах или кружках, это позволит разрядить обстановку урока, диалога учителя и ученика. Ещё лучше, когда педагог сам знаком с музыкальными инструментами.

Рассмотрим, какие музыкальные инструменты удобно использовать для осуществления межпредметных связей физики и музыки. Прежде всего, фортепиано, оно имеется в каждой школе, звучит, благодаря колебаниям струн, но его использование осложняется следующим:

УМКД 042-18-38.1.70/03-2014

Редакция № 1 от 25.06. 2014 г.

Страница 2 из 161

1) приходится переходить в кабинет музыки, а это потеря времени, смена обстановки, а значит, и потеря дисциплины;

2) корпус фортепиано создан так, что наблюдать колебание струн возможно только с одной стороны, а поэтому не всем доступно;

3) на сегодняшний день, в большинстве средних общеобразовательных школ стоят старые инструменты, состояние и звучание которых оставляет желать лучшего. Очень удобно использовать мобильные инструменты, например, скрипка, гитара, баян и т. п.. Эти инструменты можно легко принести в кабинет физики, они обеспечивают необходимую наглядность. Целесообразно использование гитары, это достаточно простой музыкальный инструмент, амплитуда колебаний струн достаточно велика, чтобы её заметить, струны всегда на виду у учеников, характеристики звуковой волны можно произвольно менять без особого труда, что позволяет продемонстрировать зависимость частоты колебаний от длины струны и её массы. Для скрипки также характерны эти качества, но амплитуда колебаний струны меньше, чем у гитары. С баяном более сложная ситуация, т. к. он, как и все духовые инструменты, звучит, благодаря колебаниям тонких пластинок, которые укрыты его корпусом и недоступны всеобщему просмотру.

       При осуществлении межпредметных связей физики и музыки могут быть рассмотрены и другик явления, например,  дифракция, интерференция, отражение и преломление волн и др.

2.8 Физика и вопросы экологии

Технические достижения последних лет создали иллюзию обособленности от природы и даже господства над ней. Сегодня чтобы напиться воды, горожанину не нужно идти к роднику, а достаточно открыть кран; он может не искать солнечного тепла, когда замерз, или лесной прохла­ды, если жарко, а включить обогреватель, вентилятор или кондиционер; со­бираясь в путь, большинство из нас воспользуются не лошадью, а самолетом или поездом.  Осознаем мы это только тогда, когда прекращается подача тепла зимой в наши кварти­ры, воды или электричества в многоэтажный район. В такие моменты люди чувствуют себя полностью беспомощными. Действительно, с научно - техническим развитием только усиливается зависимость человека от природы: ведь все машины тоже его создания. Их двигатели сжигают нефть и кислород - продукты растений. Для выплавки стали нужны железная руда, уголь, вода и кислород, то есть продукты природы. Причем в конечном итоге для удовлетворения своих биологических потребностей в пище, тепле и т. п., которые практически не изменились за время ее существования, современный человек нуждается в значительно большем количестве природных ресурсов, чем раньше.

В приоритеты научно-технического прогресса и современной системы образования постепенно включается не столько увеличение производства, сколько спасение природы, сохранение естественной среды обитания людей. Сегодня экология превратилась в учение о путях выживания чело­вечества. Среда обитания людей в большинстве регионов, особенно в городах и промышленных центрах, становится все более вредной для здоровья людей. По оценке

УМКД 042-18-38.1.70/03-2014

Редакция № 1 от 25.06. 2014 г.

Страница 2 из 161

специалистов, не менее 50% распространенных заболеваний людей обусловлено загрязнением окружающей природной среды. Отравляется воздух, вода, возрастает опасность радиационного поражения населения.

Школьное экологическое образование

Экологическое образование в школе можно рассматривать как необходимый элемент школьного образования, связанный с овла­дением учащимися научными основами взаимодействия природы и общест­ва. Очевидно, что реализация целей образования невозможна без становле­ния экологического сознания учащихся. Сейчас необходим экологический всеобуч, главным элементом которого выступает побуждение ученика к прогнозированию лю­бого взаимодействия с природной средой.