質點振動方向與橫波的傳播方向的關系

彭元澤

質點振動方向與橫波的傳播方向的關系，這是一個討論很多，方法很多的話題，不過人們的思維方式和方法應該不斷地創(chuàng)新. 同時，接觸到波的形成，波的圖象后，又是學生感覺問題很多，比較著急的問題，應該引起足夠的重視.

問題一一列橫波沿直線傳播，某時刻的波形如圖一所示，此時質點a向y軸正方向運動，則質點b向y軸的運動，質點c向y軸的運動，質點d向y軸的運動；此波向傳播.

問題二一列簡諧橫波沿x軸負方向傳播，圖2甲是t=1 s時的波形圖，圖2乙是波的某振動質點位移隨時間變化的振動圖線（兩圖用同一時間起點），則圖乙可能是圖甲中哪個質點的振動圖線 （ ）.

通過上面的分析與探究，可以得到振動質點運動方向的規(guī)律：

1-1振動質點運動到最大位置前后，運動方向相反；

1-2振動質點在最大位置間運動時，運動方向相同.

1-3質點的振動圖象（向上為正）在某個時間區(qū)間內是減函數，質點振動的運動方向都向下； 振動圖象在某個時間區(qū)間內是增函數，質點振動的運動方向都向上.說明，如果是水平振子（右為正），則增函為右，減函為左.

二、振動傳播時，各質點運動方向的規(guī)律

演示繩波和繩波實驗的動畫的模擬播放，如圖5所示，在振動傳播形成機械波的過程中，我們來研究各個質點運動方向的特點，現在在繩上取出具有代表性的點，從1，2，3，4…18.如圖5所示，由此我們得到在形成機械波的過程中，各個質點運動方向的規(guī)律：

2-1在波峰（或者波谷）兩側（小于半個波長）各質點的運動方向相反；

2-2在相鄰的波峰與波谷之間（或者波谷與波峰之間）各質點運動方向相同.

2-3波動圖象是橫坐標X的增函數，質點的振動的運動方向可能向上，也可能向下；波動圖象是減函數也具有兩重性.

三、質點運動方向與橫波傳播方向的關系

用圖6的t=5T4時刻的波形圖說明質點振動時運動方向與波傳播方向的關系，如圖7所示.我們知道這列波是向右傳播的，此時刻波谷正在第七個質點處，根據規(guī)律2-2可知，第七個質點兩側振動質點的運動方向是相反的，左側向上，右側向下.可以用一個較為簡單的實驗表示兩者間的方向的關系，隨手找到一張紙，裁成一個適當的窄條，用一個裝有適量水的圓柱形飲料瓶，瓶口封閉，如圖8所示.瓶和水的重力壓著紙條，最低點是紙條最低點與瓶相切處，表示波谷.讓飲料瓶右側的手向下移動，帶動紙帶上對應的質點向下運動，代表波谷右側振動質點的運動方向向下；讓飲料瓶左側的手向上移動，帶動紙帶上對應的質點向上運動，代表波谷左側的振動質點運動方向向上；則此時飲料瓶將向右移動，相當于波形的波谷向右移動，我們知道波谷的傳播方向與波峰即整個波形的傳播方向肯定是一致的，即波向右傳播.

同理，這個實驗也可演示波向左邊傳播的物理情境，只是兩只手運動方向分別相反如圖9所示.

這個小實驗模擬了質點振動方向和橫波傳播方向的聯系，反映了它們兩個方向的規(guī)律，此規(guī)律也可簡單記為：以波谷為研究對象， 波谷哪一側（小于半個波長的距離，下同）的質點運動方向向下，波就向該側的方向傳播；或者是：以波谷為研究對象，波谷向哪一方向傳播，波谷這一側的質點就向下運動.若以波峰為研究對象時正好相反.我們回到問題一，由于a點向上運動，由規(guī)律1-2可知，b點向上運動，由規(guī)律1-1，得c質點向下運動，d質點也向下運動；根據上述仿實驗的方法可知，此波的傳播方向向右.

再回到問題二，由圖甲可知，此波沿x軸負方向傳播，由質點運動方向與橫波傳播方向的關系可知，x=0處的質點向下運動，x=2處的質點向上運動，而由于它是t=1秒時的波形，根據規(guī)律1-2，振動質點在最大位置間運動時，運動方向相同，則圖乙可能是圖甲中x=0處的質點的振動圖線，選項為A.

以上討論和方法是否可行，供讀者參考.

質點振動方向與橫波的傳播方向的關系，這是一個討論很多，方法很多的話題，不過人們的思維方式和方法應該不斷地創(chuàng)新. 同時，接觸到波的形成，波的圖象后，又是學生感覺問題很多，比較著急的問題，應該引起足夠的重視.

問題一一列橫波沿直線傳播，某時刻的波形如圖一所示，此時質點a向y軸正方向運動，則質點b向y軸的運動，質點c向y軸的運動，質點d向y軸的運動；此波向傳播.

問題二一列簡諧橫波沿x軸負方向傳播，圖2甲是t=1 s時的波形圖，圖2乙是波的某振動質點位移隨時間變化的振動圖線（兩圖用同一時間起點），則圖乙可能是圖甲中哪個質點的振動圖線 （ ）.

通過上面的分析與探究，可以得到振動質點運動方向的規(guī)律：

1-1振動質點運動到最大位置前后，運動方向相反；

1-2振動質點在最大位置間運動時，運動方向相同.

1-3質點的振動圖象（向上為正）在某個時間區(qū)間內是減函數，質點振動的運動方向都向下； 振動圖象在某個時間區(qū)間內是增函數，質點振動的運動方向都向上.說明，如果是水平振子（右為正），則增函為右，減函為左.

二、振動傳播時，各質點運動方向的規(guī)律

演示繩波和繩波實驗的動畫的模擬播放，如圖5所示，在振動傳播形成機械波的過程中，我們來研究各個質點運動方向的特點，現在在繩上取出具有代表性的點，從1，2，3，4…18.如圖5所示，由此我們得到在形成機械波的過程中，各個質點運動方向的規(guī)律：

2-1在波峰（或者波谷）兩側（小于半個波長）各質點的運動方向相反；

2-2在相鄰的波峰與波谷之間（或者波谷與波峰之間）各質點運動方向相同.

2-3波動圖象是橫坐標X的增函數，質點的振動的運動方向可能向上，也可能向下；波動圖象是減函數也具有兩重性.

三、質點運動方向與橫波傳播方向的關系

用圖6的t=5T4時刻的波形圖說明質點振動時運動方向與波傳播方向的關系，如圖7所示.我們知道這列波是向右傳播的，此時刻波谷正在第七個質點處，根據規(guī)律2-2可知，第七個質點兩側振動質點的運動方向是相反的，左側向上，右側向下.可以用一個較為簡單的實驗表示兩者間的方向的關系，隨手找到一張紙，裁成一個適當的窄條，用一個裝有適量水的圓柱形飲料瓶，瓶口封閉，如圖8所示.瓶和水的重力壓著紙條，最低點是紙條最低點與瓶相切處，表示波谷.讓飲料瓶右側的手向下移動，帶動紙帶上對應的質點向下運動，代表波谷右側振動質點的運動方向向下；讓飲料瓶左側的手向上移動，帶動紙帶上對應的質點向上運動，代表波谷左側的振動質點運動方向向上；則此時飲料瓶將向右移動，相當于波形的波谷向右移動，我們知道波谷的傳播方向與波峰即整個波形的傳播方向肯定是一致的，即波向右傳播.

同理，這個實驗也可演示波向左邊傳播的物理情境，只是兩只手運動方向分別相反如圖9所示.

這個小實驗模擬了質點振動方向和橫波傳播方向的聯系，反映了它們兩個方向的規(guī)律，此規(guī)律也可簡單記為：以波谷為研究對象， 波谷哪一側（小于半個波長的距離，下同）的質點運動方向向下，波就向該側的方向傳播；或者是：以波谷為研究對象，波谷向哪一方向傳播，波谷這一側的質點就向下運動.若以波峰為研究對象時正好相反.我們回到問題一，由于a點向上運動，由規(guī)律1-2可知，b點向上運動，由規(guī)律1-1，得c質點向下運動，d質點也向下運動；根據上述仿實驗的方法可知，此波的傳播方向向右.

再回到問題二，由圖甲可知，此波沿x軸負方向傳播，由質點運動方向與橫波傳播方向的關系可知，x=0處的質點向下運動，x=2處的質點向上運動，而由于它是t=1秒時的波形，根據規(guī)律1-2，振動質點在最大位置間運動時，運動方向相同，則圖乙可能是圖甲中x=0處的質點的振動圖線，選項為A.

以上討論和方法是否可行，供讀者參考.

質點振動方向與橫波的傳播方向的關系，這是一個討論很多，方法很多的話題，不過人們的思維方式和方法應該不斷地創(chuàng)新. 同時，接觸到波的形成，波的圖象后，又是學生感覺問題很多，比較著急的問題，應該引起足夠的重視.

問題一一列橫波沿直線傳播，某時刻的波形如圖一所示，此時質點a向y軸正方向運動，則質點b向y軸的運動，質點c向y軸的運動，質點d向y軸的運動；此波向傳播.

問題二一列簡諧橫波沿x軸負方向傳播，圖2甲是t=1 s時的波形圖，圖2乙是波的某振動質點位移隨時間變化的振動圖線（兩圖用同一時間起點），則圖乙可能是圖甲中哪個質點的振動圖線 （ ）.

通過上面的分析與探究，可以得到振動質點運動方向的規(guī)律：

1-1振動質點運動到最大位置前后，運動方向相反；

1-2振動質點在最大位置間運動時，運動方向相同.

1-3質點的振動圖象（向上為正）在某個時間區(qū)間內是減函數，質點振動的運動方向都向下； 振動圖象在某個時間區(qū)間內是增函數，質點振動的運動方向都向上.說明，如果是水平振子（右為正），則增函為右，減函為左.

二、振動傳播時，各質點運動方向的規(guī)律

演示繩波和繩波實驗的動畫的模擬播放，如圖5所示，在振動傳播形成機械波的過程中，我們來研究各個質點運動方向的特點，現在在繩上取出具有代表性的點，從1，2，3，4…18.如圖5所示，由此我們得到在形成機械波的過程中，各個質點運動方向的規(guī)律：

2-1在波峰（或者波谷）兩側（小于半個波長）各質點的運動方向相反；

2-2在相鄰的波峰與波谷之間（或者波谷與波峰之間）各質點運動方向相同.

2-3波動圖象是橫坐標X的增函數，質點的振動的運動方向可能向上，也可能向下；波動圖象是減函數也具有兩重性.

三、質點運動方向與橫波傳播方向的關系

用圖6的t=5T4時刻的波形圖說明質點振動時運動方向與波傳播方向的關系，如圖7所示.我們知道這列波是向右傳播的，此時刻波谷正在第七個質點處，根據規(guī)律2-2可知，第七個質點兩側振動質點的運動方向是相反的，左側向上，右側向下.可以用一個較為簡單的實驗表示兩者間的方向的關系，隨手找到一張紙，裁成一個適當的窄條，用一個裝有適量水的圓柱形飲料瓶，瓶口封閉，如圖8所示.瓶和水的重力壓著紙條，最低點是紙條最低點與瓶相切處，表示波谷.讓飲料瓶右側的手向下移動，帶動紙帶上對應的質點向下運動，代表波谷右側振動質點的運動方向向下；讓飲料瓶左側的手向上移動，帶動紙帶上對應的質點向上運動，代表波谷左側的振動質點運動方向向上；則此時飲料瓶將向右移動，相當于波形的波谷向右移動，我們知道波谷的傳播方向與波峰即整個波形的傳播方向肯定是一致的，即波向右傳播.

同理，這個實驗也可演示波向左邊傳播的物理情境，只是兩只手運動方向分別相反如圖9所示.

這個小實驗模擬了質點振動方向和橫波傳播方向的聯系，反映了它們兩個方向的規(guī)律，此規(guī)律也可簡單記為：以波谷為研究對象， 波谷哪一側（小于半個波長的距離，下同）的質點運動方向向下，波就向該側的方向傳播；或者是：以波谷為研究對象，波谷向哪一方向傳播，波谷這一側的質點就向下運動.若以波峰為研究對象時正好相反.我們回到問題一，由于a點向上運動，由規(guī)律1-2可知，b點向上運動，由規(guī)律1-1，得c質點向下運動，d質點也向下運動；根據上述仿實驗的方法可知，此波的傳播方向向右.

再回到問題二，由圖甲可知，此波沿x軸負方向傳播，由質點運動方向與橫波傳播方向的關系可知，x=0處的質點向下運動，x=2處的質點向上運動，而由于它是t=1秒時的波形，根據規(guī)律1-2，振動質點在最大位置間運動時，運動方向相同，則圖乙可能是圖甲中x=0處的質點的振動圖線，選項為A.

以上討論和方法是否可行，供讀者參考.