確定波動質(zhì)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(zhì)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(lián)系與區(qū)別，我們引導學生進行了大量探究活動，總結(jié)出以下四種確定波動質(zhì)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(zhì)點總是重復先振動的質(zhì)點的運動，而當質(zhì)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(zhì)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(jù)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(zhì)點的振動方向。

　　解析 沿著波的傳播方向，b質(zhì)點總是重復著先振動的a質(zhì)點的運動(a為所參考點)。此時刻a質(zhì)點正好處在波峰，且是在b質(zhì)點之前未經(jīng)過一個波谷的波峰，那么b質(zhì)點必然“模仿”a質(zhì)點去“充當”下一時刻的波峰，故a質(zhì)點正在向上振動。同理，d質(zhì)點必然“模仿”它的前一個c質(zhì)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(zhì)點，一是要求其位置在所研究的質(zhì)點之前，二是要求其位置正好在所研究的質(zhì)點最近的波峰或波谷處。

　　方法二 帶動法(又叫特殊質(zhì)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(zhì)點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p'。③若質(zhì)點p'在質(zhì)點p上方，則質(zhì)點p'將帶動質(zhì)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(jīng)微小時間△t(△t<)后的波形即平移法，就知道各質(zhì)點經(jīng)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(zhì)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(zhì)點正向下運動，b質(zhì)點正向上運動，c質(zhì)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(jīng) △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(zhì)及波動規(guī)律的基礎上借助種種聯(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(zhì)點振動方向向下(如圖1中d點)，而處于“下坡”階段的各質(zhì)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(chuàng)設的意境。