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机械波既是高中物理学习的重点,也是难点,特别是如何确定波动质点的振动方向。为了有效突破这一难点,使学生掌握机械波的运动特征,弄清波动与振动的联系与区别,我们引导学生进行了大量探究活动,总结出以下四种确定波动质点振动方向的方法,供参考。
方法一 波的成因法
由波的形成原理可知,后振动的质点总是重复先振动的质点的运动,而当质点处于波峰和波谷瞬间,其速度为零。若已知波的传播方向,判断某质点的振动方向时,可找沿波传播方向与该点距离最近的波峰或波谷,根据波峰或波谷位置的关系确定振动方向。
例1 如图1所示,波沿x轴正向传播,试确定该时刻b、d两质点的振动方向。
解析 沿着波的传播方向,b质点总是重复着先振动的a质点的运动(a为所参考点)。此时刻a质点正好处在波峰,且是在b质点之前未经过一个波谷的波峰,那么b质点必然“模仿”a质点去“充当”下一时刻的波峰,故a质点正在向上振动。同理,d质点必然“模仿”它的前一个c质点(c为参考点)去“充当”下一时刻的波谷而向下振动。
利用此方法的关键是选取参考质点,一是要求其位置在所研究的质点之前,二是要求其位置正好在所研究的质点最近的波峰或波谷处。
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