波的传播方向与质点振动方向的判断方法

波的传播方向与质点振动方向的判断方法

河南  郭洪涛

波与振动的综合应用是高考命题的热点之一．其特点常以波的图象为载体考查考生对波动这一质点“群体效应”与振动这一质点“个体运动”内在联系的理解．其中波的传播方向与质点振动方向间的关联判断，往往是该类命题破题的首要环节和思维起点．笔者现将波的传播方向与振动方向判断方法总结如下．

1、上下坡法．

沿波的传播速度的正方向看，处于“上坡”段的质点向下振动，处于“下坡”段的质点向上振动，简称“上坡下，下坡上”，如图1所示．

2、二速同侧法．

在波的图象上某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点振动方向，并设想在同一点沿水平方向画出另一个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是位于图线的同一侧，如图2所示．

3、波形平移法．

将原波形图（实线）沿波的传播方向移一段微小距离（不超过）后，得到一个新的波形图（虚线），从实线上某一质点画一个箭头指向虚线，箭头的方向表示这个质点的振动方向，如图3所示．

4、前点带动后点法．

根据波的形成，离波源较近的质点带动它邻近的离波源较远的质点，在被判断振动方向质点P附近（不超过）的图象上靠近波源方向找到另一点P′，若P′在P上方，则带动P向上运动，如图4（a）所示；若P′在P下方，则P′带动P向下运动，如图4（b）所示．

例  一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图5所示．已知此时质点F的运动方向向下，则（    ）．

A、此波朝x轴负方向传播

B、质点D此时向下运动

C、质点B将比质点C先回到平衡位置

D、质点E的振幅为零

解法一：带动法．波的传播过程是振动的传播过程，当介质中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．因此，沿波的传播方向各质点的步调是依次落后的，总是前一质点带动相邻后一质点，后一质点总是力图跟上带动其振动的前一相邻质点并重复其运动．据图象信息知，此刻F点振动方向向下，是由G点带动的结果，G质点比F点更靠近波源，故波是沿x轴负方向传播的，因此选项A正确．同理D点在E带动下，力图跟上E点并重复E的振动，故D点振动方向向下，选项B正确．B点被C点所带动，步调落后于C，故C先回到平衡位置，选项C错误．参与简谐波的各质点振幅均相等，故E的振幅不为零，选项D错误．

解法二：上下坡法．沿着波的传播方向看，“上坡”处的质点振动方向向下，“下坡”处的质点振动方向向上，简称“上坡下，下坡上”．题中F振动方向向下，应该处于“上坡”处，也只有逆着x轴正方向看它在处于“上坡”处，故波传播方向是沿x轴负方向，选项A正确．此时D亦处于“上坡”处，故振动方向向下，选项B正确．B处于“下坡处”，振动方向远离平衡位置向上，而C质点处于最大位移处向平衡位置运动，故B点要落后于C点到平衡位置，选项C错误．振动的各质点振幅相同，故选项D错误．

练一练

1、如图6所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图，已知此时质点A正在向上运动，如图中箭头所示，由此可判定此横波（    ）．

A、向右传播，且此时质点B正向上运动

B、向右传播，且此时质点C正向下运动

C、向左传播，且此时质点D正向上运动

D、向左传播，且此时质点E正向下运动

2、一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图7所示，a、b、c为三个质元，a正向上运动．由此可知（    ）．

A、该波沿x轴正方向传播

B、c正向上运动

C、该时刻以后，b比c先到达平衡位置

D、该时刻以后，b比c先到达离平衡位置最远处

参考答案：1、C  2、AC

（责任编辑  任林茂）