確定波動質(zhì)點(diǎn)振動方向的四大方法

　　機(jī)械波既是高中物理學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，特別是如何確定波動質(zhì)點(diǎn)的振動方向。為了有效突破這一難點(diǎn)，使學(xué)生掌握機(jī)械波的運(yùn)動特征，弄清波動與振動的聯(lián)系與區(qū)別，我們引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行了大量探究活動，總結(jié)出以下四種確定波動質(zhì)點(diǎn)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(zhì)點(diǎn)總是重復(fù)先振動的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動，而當(dāng)質(zhì)點(diǎn)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(zhì)點(diǎn)的振動方向時(shí)，可找沿波傳播方向與該點(diǎn)距離最近的波峰或波谷，根據(jù)波峰或波谷位置的關(guān)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(shí)刻b、d兩質(zhì)點(diǎn)的振動方向。

　　解析 沿著波的傳播方向，b質(zhì)點(diǎn)總是重復(fù)著先振動的a質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(a為所參考點(diǎn))。此時(shí)刻a質(zhì)點(diǎn)正好處在波峰，且是在b質(zhì)點(diǎn)之前未經(jīng)過一個波谷的波峰，那么b質(zhì)點(diǎn)必然“模仿”a質(zhì)點(diǎn)去“充當(dāng)”下一時(shí)刻的波峰，故a質(zhì)點(diǎn)正在向上振動。同理，d質(zhì)點(diǎn)必然“模仿”它的前一個c質(zhì)點(diǎn)(c為參考點(diǎn))去“充當(dāng)”下一時(shí)刻的波谷而向下振動。

　　利用此方法的關(guān)鍵是選取參考質(zhì)點(diǎn)，一是要求其位置在所研究的質(zhì)點(diǎn)之前，二是要求其位置正好在所研究的質(zhì)點(diǎn)最近的波峰或波谷處。

　　方法二 帶動法(又叫特殊質(zhì)點(diǎn)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(zhì)點(diǎn)p靠近波源的一方附近(不越過波峰或波谷)處的另一質(zhì)點(diǎn)p'。③若質(zhì)點(diǎn)p'在質(zhì)點(diǎn)p上方，則質(zhì)點(diǎn)p'將帶動質(zhì)點(diǎn)p向上運(yùn)動;反之，向下運(yùn)動。

　　對此方法的運(yùn)用必然能夠加強(qiáng)對機(jī)械波形成的理解。

　　方法三 微平移法

　　在已知某時(shí)刻波的圖像和傳播方向的基礎(chǔ)上，只須畫出經(jīng)微小時(shí)間△t(△t<)后的波形即平移法，就知道各質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過△t到達(dá)的位置，從而確定該時(shí)刻的振動方向。

　　例2 已知某時(shí)刻機(jī)械波正在沿x軸負(fù)向傳播，某時(shí)刻t波形如圖2示，說明a、b、c三個質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動方向。

　　解析 畫出(t+△t)時(shí)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(shí)刻的波形圖線交于a'、b'、c'點(diǎn)，考查a與a'，b與b'，c與c'的相對位置，可得知：a質(zhì)點(diǎn)正向下運(yùn)動，b質(zhì)點(diǎn)正向上運(yùn)動，c質(zhì)點(diǎn)正向下運(yùn)動。

　　利用此方法雖不需要對波的成因有較強(qiáng)的理解，但對利用平移法正確畫出經(jīng) △t 時(shí)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(zhì)及波動規(guī)律的基礎(chǔ)上借助種種聯(lián)想總結(jié)出的方法，此法簡便易記，有很高的實(shí)用價(jià)值。

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

　　需要注意的是，利用口訣法時(shí)，一定要理解“口訣”中所創(chuàng)設(shè)的意境。