淺談質(zhì)點振動方向與橫波傳播方向的判斷

摘 要:介紹機械波中判斷振動方向與橫波傳播方向關(guān)系的8種方法。

關(guān)鍵字:振動; 平移; 滾動; 走波; 三角形

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A文章編號:1006-3315(2010)6-032-001

高中物理教學中，在振動與波動圖像中，振動方向與橫波傳播方向的判斷方法有多種，筆者認為利用以下幾種方法比較方便，同學們易于接受，現(xiàn)不妨介紹如下:

1、質(zhì)點振動法

其原理是:后一質(zhì)點總是受到前一質(zhì)點的帶動而振動，故其振動狀態(tài)總是跟著前質(zhì)點的狀態(tài)，即“后跟前”?？芍笠毁|(zhì)點的運動方向總是指向該時刻前一質(zhì)點所在的位置方向。

即判斷某一時刻某一質(zhì)點振動方向時:“波向右傳看左邊，波向左傳看右邊?！?/p>

2、特殊點法

在質(zhì)點P靠近波源一方附近圖像上找另一點P'，若P'在上，則P向上振動，若P'在下，則P點向下振動。

如圖1所示為一沿x軸負方向傳播的橫波，要求判斷P質(zhì)點的振動方向，則在質(zhì)點的右側(cè)靠近P點處找一P'質(zhì)點，由圖可知P'在質(zhì)點P的下方，則可判斷出質(zhì)點P此時振動方向向下。 3、波的平移法

將波形沿波的傳播方向做微小移動，由于質(zhì)點僅沿y軸方向移動，可根據(jù)質(zhì)點運動后的位置判斷質(zhì)點的振動方向。反之亦然。

例1:如圖2所示為一沿x軸正方向傳播的橫波，試確定質(zhì)點A、B、C、D的振動方向。

將波沿x軸正方向做微小移動，如圖中虛線，可看出A'、B'、C'、D'即為質(zhì)點運動后的位置，故該時刻A、B沿y軸正方向振動，C、D沿y軸負方向振動。

4、小球滾動法

假想在波谷處放一小球，可根據(jù)小球的滾動情況來判斷波的傳播方向與質(zhì)點振動方向之間的關(guān)系。

如圖3所示，若已知A點振動方向向上，則可假想在最靠近它的波谷內(nèi)有一小球。不難看出:A向上運動時，小球向右滾動，此即該波的傳播方向。

5、走波法

波的圖像猶如山，有上坡、有下坡，若迎著速度方向看，上坡與下坡就唯一確定了，在上坡圖線上的各質(zhì)點、速度向上，下坡圖線上的各質(zhì)點速度向下，在最大位移處的質(zhì)點速度為零。記住一句話即可，即“迎著速度看，上坡向上，下坡向下”。

例2:如圖4所示，一列橫波沿著x軸正方向傳播，試判斷圖中A、B、C、D、E各質(zhì)點的振動方向。

根據(jù)“走波法”波向右傳播，我們從右向左看，A、E兩質(zhì)點處在上坡圖線上，則向上振動;B、C、D質(zhì)點處在下坡圖線上，則向下振動。

6、同側(cè)法

在波的圖上的某一點，沿豎直方向畫出一個箭頭表示質(zhì)點的振動方向，并在同一點沿水平方向畫個箭頭表示波的傳播方向，那么這兩個箭頭總在曲線的同側(cè)，如圖5所示。

v表示波的傳播方向

s表示質(zhì)點的振動方向

v和s總是在圖像的同一側(cè)。

7、三角形法

如要根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點的振動方向，只需在要判定的波形圖線與x軸所圍成的區(qū)域內(nèi)畫一個三角形，先沿x軸畫三角形的底邊，并標上與傳播方向一致的箭頭，然后根據(jù)波形順箭頭方向繞畫三角形的另外兩條邊，則可根據(jù)三角形上箭頭的方向判斷各質(zhì)點的振動方向。反之，先標好三角形另兩條邊上的箭頭，再順次畫上三角形底邊上的箭頭，即確定出波的傳播方向。

例3:如圖6所示，已知一列橫波沿x軸正方向傳播，試判定波動質(zhì)點1、2……7的振動方向。

由上面的法則畫出三角形ABC和三角形DEF，并標上箭頭，可判斷出質(zhì)點1、2、6、7的振動方向向下，質(zhì)點3、4、5的振動方向向上。

8、左右手爬山法

若已知波的傳播方向是沿x軸正方向，即向右傳播，則伸出右手，沿著波形爬山;若波是向左傳播，則伸出左手，沿著波形爬山，手形向上處的各質(zhì)點的振動方向向上，手形向下處的各質(zhì)點的振動方向向下。

如圖7，已知一列橫波沿x軸負方向傳播，根據(jù)“左右手爬山法”伸出左手沿著波形爬山，當手經(jīng)過質(zhì)點A、E、F、G時手形向上，則可判斷這幾個質(zhì)點該時刻的振動方向向上;當手經(jīng)過B、C、D、H時手形向下，則可判斷這幾個質(zhì)點的振動方向向下。