波的传播方向与质点振动方向的几种判断方法

波的传播方向与质点振动方向的几种判断方法福建省仙游第一中学林秋华判断波的传播方向与质点振动方向的问题是个比较难的问题，在高考试中出现的几率较多。根据波的传播方向与质点的振动方向的关系，现给出几种常用的判断方法：一、微平移法二、质点带动法（前带后法）三、上下坡法四、同侧法五、特殊点法六、“三角形”法一、微平移法所谓微平移法，将波形曲线沿波的传播方向做微小平移，如图所示的P(Q)点，移动后它比原来的位置高(低)了，说明经过极短的一段时间它向上(下)运动了.这种方法叫微平移法.这种方法可以由波的传播方向判断某质点的振动方向，也可以由振动方向判断波的传播方向.例1、如图所示的是某横波的图像，由图可知（）Ａ、若波向右传播，则质点Ｂ正向右运动Ｂ、若波向右传播，则质点Ｃ正向左运动Ｃ、若波向左传播，则质点Ｄ正向下运动Ｄ、若波向左传播，则质点Ｂ正向上运动解析：由波的实质可知，质点只能在自己的平衡位置附近做往复运动，并不随波迁移，所以Ａ、Ｂ选项均不正确。当波向左传播时，根据图像平移法，将实线波形向左微平移△x，得到虚线波形（上图右），可见图像平移后质点Ｂ、Ｄ的新位置在原位置的下方，故正确选项因为Ｃ。二、质点带动法（前带后法）由波的形成传播原理可知，后振动的质点总是重复先振动质点的运动，且波总是由前面先振动的点向后面振动的点传播的，即前带后。例2、如图所示，已知波向右传播，请判断质点A、B、C、D、E的振动方向。解析：应用质点带动法：因为波的传播过程是振动形式的传播，当介质中的某一质点开始振动时，必然带动其周围相邻的质点振动，这些质点又依次带动各自相邻的质点振动，依次类推，振动就逐渐传播开来形成波。所以沿波传播的方向，各质点的步调是依次落后的，总是前一质点带动后一相邻质点，后一质点总是力图跟上带动其振动的前一相邻质点的并重复其运动。由图像可知波由左向右传播，则A点的前一个点应该在其下面的F点。而F点只能带动A点往下运动。同理B、C的前一质点在B、C的上面，所以B、C向上运动，E、D两点的前一点在E、D下面，所以E、D向下运动。三、上下坡法沿波的传播方向看去，“上坡”处的质点向下振动；“下坡”处的质点向上振动，简称“上坡下，下坡上”。例2、如图所示，已知波向右传播，请判断质点A、B、C、D、E的振动方向。沿着波的传播方向看，质点Ａ、Ｅ、Ｄ在上坡处，质点Ｂ、Ｃ在下坡处，由上坡下，下坡上可知质点Ａ、Ｅ、Ｄ向下振动，质点Ｂ、Ｃ向上振动。四、同侧法在波的图上的某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点的振动方向，并在同一点沿水平方向画个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总在曲线的同侧。如图例4、如图所示，O是波源，a、b、c、d是波的传播方向上各质点的平衡位置，且Oa=ab=bc=cd=3m，开始各质点均静止在平衡位置，t=0时波源O开始向上做简谐振动，振幅是0.1米，波沿Ox方向传播，波长是8米，当O振动了一段时间后，经过的路程是0.5米，则各质点的运动方向是：A、a质点向上B、b质点向上C、c质点向下D、d质点向下解析：由题意O经过路程是0.5米时，波的传播经过了5/4个周期，波形如图：从图中可以看出来a点的振动方向是向上的，所以此题选A五、特殊点法所谓特殊点法就是逆着波的传播方向，在质点A的附近找一个相邻的质点B，若质点B的位置在质点A的正方向处，则A质点应向正方向运动；反之，则向负方向运动.如图所示，图中的质点A应向y轴的正方向运动（质点B先于质点A振动，A要跟随B振动）。例5、一自右向左传播的简谐波，问：a,，b的振动方向如何？分析：波自右向左传播，波源在右侧，a质点附近逆着波的传播方向一侧的d比a的位置低，所以a的振动方向向下。同理，b的振动方向向上。六、“三角形”法在波形图线和x轴围成的丘状图形内画一个三角△abc，其中底边bc和x轴重合，如图所示，如果波沿x轴正方向传播，那么在bc边上画上一个沿x轴正方向的箭头，在三角形的其他两个边也画上和bc边箭头绕向一致的箭头.那么，在OA波形图上的所有质点的运动方向就和它相邻的ab边上箭头的方向大体一致，即竖直向下的方向.这样的方法同样适用于对x轴下方各质点位移为负值时的运动方向的判断.无论什么方法，总结起来，都建立在对波的传播原理的深刻理解的基础上。质点的振动方向与波的传播方向总是密切相关的。用以上几种方法，不仅可以通过传播方向判断振动方向，也可以通过振动方向判断传播方向。