確定波動質點振動方向的四大方法

確定波動質點振動方向的四大方法

　　機械波既是高中物理學習的重點，也是難點，特別是如何確定波動質點的振動方向。為了有效突破這一難點，使學生掌握機械波的運動特征，弄清波動與振動的聯系與區別，我們引導學生進行了大量探究活動，總結出以下四種確定波動質點振動方向的方法，供參考。

　　方法一 波的成因法

　　由波的形成原理可知，后振動的質點總是重復先振動的質點的運動，而當質點處于波峰和波谷瞬間，其速度為零。若已知波的傳播方向，判斷某質點的振動方向時，可找沿波傳播方向與該點距離最近的波峰或波谷，根據波峰或波谷位置的關系確定振動方向。

　　例1 如圖1所示，波沿x軸正向傳播，試確定該時刻b、d兩質點的振動方向。

　　解析 沿著波的傳播方向，b質點總是重復著先振動的a質點的運動(a為所參考點)。此時刻a質點正好處在波峰，且是在b質點之前未經過一個波谷的波峰，那么b質點必然“模仿”a質點去“充當”下一時刻的波峰，故a質點正在向上振動。同理，d質點必然“模仿”它的前一個c質點(c為參考點)去“充當”下一時刻的波谷而向下振動。

　　利用此方法的關鍵是選取參考質點，一是要求其位置在所研究的質點之前，二是要求其位置正好在所研究的質點最近的波峰或波谷處。

　　方法二 帶動法(又叫特殊質點法)

　　思路為：①明確波的傳播方向，從而確定波源的方位。②在波的圖像上(如圖1所示)找出研究質點p靠近波源的一方附近(不越過波峰或波谷)處的另一質點p'。③若質點p'在質點p上方，則質點p'將帶動質點p向上運動;反之，向下運動。

　　對此方法的運用必然能夠加強對機械波形成的理解。

　　方法三 微平移法

　　在已知某時刻波的圖像和傳播方向的基礎上，只須畫出經微小時間△t(△t<)后的波形即平移法，就知道各質點經過△t到達的位置，從而確定該時刻的振動方向。

　　例2 已知某時刻機械波正在沿x軸負向傳播，某時刻t波形如圖2示，說明a、b、c三個質點在該時刻的振動方向。

　　解析 畫出(t+△t)時刻的波形圖，如圖2虛線所示，再過a、b、c分別作垂直于x軸的輔助線，并與t時刻的波形圖線交于a'、b'、c'點，考查a與a'，b與b'，c與c'的相對位置，可得知：a質點正向下運動，b質點正向上運動，c質點正向下運動。

　　利用此方法雖不需要對波的成因有較強的理解，但對利用平移法正確畫出經 △t 時間后的波形圖有較高的要求。

　　方法四 口訣法“上坡下，下坡上”

　　口訣法是在理解了波動的本質及波動規律的基礎上借助種種聯想總結出的方法，此法簡便易記，有很高的實用價值。

　　意思是將波形想成一條“坡路”，當沿著波的傳播方向行走時，處于“上坡”階段的各質點振動方向向下(如圖1中d點)，而處于“下坡”階段的各質點振動方向向上(如圖1中b點和p點)，可簡記為“上坡下，下坡上”。

　　需要注意的是，利用口訣法時，一定要理解“口訣”中所創設的意境。