試論判斷機械波中質點振動方向的幾種方法

蔡時濤

摘 要：波的傳播方向與質點的振動方向判斷是機械波知識的重點，尤其是對于機械振動與機械波來說，二者在概念上容易出現混淆，并且涉及該部分內容的知識通常具有一定的難度，難以明確其存在的內在關聯。基于此，本文從當前的機械波中質點的振動方向判斷入手，深入分析當前的不同的判斷方向。

關鍵詞：機械波；質點振動；振動方向判斷

中圖分類號：G634.7 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0033-01

引 言

機械振動與機械波是當前物理知識的重點，受其自身的性質影響，部分資料在講解過程中涉及的知識點晦澀難懂，如果未能深入理解其知識點的內涵，在遇到該類問題時將直接造成學生束手無策，因此，將知識內容進行簡單化是當前的重點，適當對該部分知識進行簡化與擴展，明確各知識點之間存在的內在關聯，加深對知識的記憶。

1 質點跟隨法判斷

對于機械波來說，受其自身的性質影響，其包含的每一個質點都是在重復前一個質點的振動情況，因此，在進行質點振動方向判斷過程中，可以有效的利用逆分析方法，從傳播方向逐漸向振動源方向進行觀察，從前一質點的位置對當前的相對位置進行研究，明確其位置的意義，如，當質點的位置在上方，則可以明確該質點向上方進行振動，反之，在質點位置在下方時則說明其向下方運動，例如，以實際的案例為例，在某坐標軸中，在t時刻其呈現出波形圖，并由波形圖可以看出，其A′點與A點相比較來說，A′點更接近源點，并在點A的下方，也由此可知，A點向下進行振動。而在該曲線中，B點在B′點的下方，則可知B在該點進行向上運動，達到最終判斷的目的。同時，在進行點選擇過程中，應保證選擇的兩點相對來說較為靠近，并且不能位于頂點的兩側。例如，圖1是案例曲線

2 微平移法判斷

機械波在傳播過程中，其主要表現為振動的能量與波動的形式，由此可以明確化傳播波的形狀，此時，在進行質點振動方向判斷過程中，可以利用當前的波動將現有的波的形狀進行合理的平移，其平移的方向是以波的傳播方向為基礎，此時，可以獲得t+△t（△t→0）時刻后的波形變化，通過觀察質點此時的變化與上一時刻位置的變化進行質點振動方向判斷，并保證判斷的準確性。例如，以實際的案例為例，在某坐標軸中，其實線是當前t時刻產生的波形圖，而其虛線則是在經過△t時刻后產生的波形圖，以A點為例，在下一時刻，其位置為A′點，由圖形變換可以看出，點A在該時刻中其位置變換方向為向下進行振動，而點B則是在下一刻時出現在位置B′點，由此可知，點B在t時刻向上進行振動。例如，圖2是當前的案例曲線圖。

3 前反后同法判斷

實際上，在對機械波中質點振動方向進行判斷時，通過波動圖像進行判斷位于最大位移處的點，可以合理的根據圖像對其下一時刻的振動情況進行判斷，例如，對于最高點的下一時刻來說，其實際的振動方向一定是向下，反之則相反，對于最低點的下一時刻來說，其實際的振動方向一定是向上，達到判斷的最終目的。在實際的研究過程中，其實際的研究點選擇波時，其傳播的方向為其后方，而其逆著傳播方向為它的前方，此時，可以明確離該點最近的最大位移處的一個點的下一時刻的振動方向，對于該點來說，應首先保證其距離研究點的距離小于一半波長。利用當前的前反后同規則，當該點的位置在實際的最大位移的前方，則表明其振動方向與最大位移處點的下一時刻的振動方向相反，而如果其位置在其后方，則表明其振動的方向與其相同。例如，以實際的案例為例，以某一點A為例，該點在研究過程中可知某點B為點A前方最大的位移點，也是距離最近的點，而點C則是當前點A在后方并且距離最近的最大位移點，通過圖像分析可知，在下一刻，B點在振動過程中其方向為向下，而點C在下一刻的振動過程中則向上，由此可以得處，點A在該時刻的振動方向與點B相反，但卻與點C方向相同，符合當前的前反后同原理。例如，圖3是當前的案例曲線圖。

當前，除了上述三種判斷方式外，還包括其他判斷方法，例如，在三角形判斷方法、同側原理判斷方法等，如，以三角形判斷方法為例，在實際的判斷過程中，主要是通過分析波形的起伏，對當前的實際方向進行判斷，并在曲線中放置三角形，通過三角形的倒立或者正立，對方向進行確定，在三角形的放置時應保證三角形的某一邊與橫軸處于平行狀態，保證判斷的準確性。

4 結 論

綜上所述，受機械波與機械振動自身的性質影響，該知識點自身具有較高的難度，在進行知識學習過程中容易出現錯誤，尤其是在機械波中質點振動方向判斷時，因此，在進行判斷時應結合實際情況選擇最佳的判斷方式，明確振動與波動之間存在的內在關聯，以此來保證其判斷的準確性。

參考文獻

[1]韓璽吾.試論判斷機械波中質點振動方向的幾種方法[J].蘇州大學學報（社科版），2016，39（11）：21～24.

[2]翟志娟，張洪英.淺談現階段判斷機械波中質點振動方向的幾種方法[J].河北師范學院學報，2015，20（01）：75～78.

收稿日期：2018-10-13