挖掘繩波圖信息特征 有效突破教學(xué)難點(diǎn)

賴(lài)才青 陳春玉

摘 要：高中物理教材中的簡(jiǎn)諧繩波圖蘊(yùn)含很多信息、特征，引導(dǎo)學(xué)生挖掘出其中蘊(yùn)含的信息和特征，有助于突破教學(xué)難點(diǎn)，快速解決相關(guān)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：簡(jiǎn)諧繩波圖；信息；特征；難點(diǎn)

通過(guò)教學(xué)發(fā)現(xiàn)，高中物理“機(jī)械波”一章中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向判定、某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位置（或位移）確定、一段時(shí)間后質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖象（或波形圖）確定和一段時(shí)間后質(zhì)點(diǎn)通過(guò)路程計(jì)算問(wèn)題，成了困繞學(xué)生的難點(diǎn)問(wèn)題。如果教師教學(xué)中能夠呈現(xiàn)教材如圖1所示的簡(jiǎn)諧繩波圖，并借助動(dòng)態(tài)橫波圖課件，動(dòng)態(tài)展示橫波傳播情況，就可以有效地引導(dǎo)學(xué)生挖掘出該圖蘊(yùn)含的機(jī)械振動(dòng)和簡(jiǎn)諧橫波的各種信息、特征，靈活利用特征突破難點(diǎn)，能快速解決相關(guān)問(wèn)題。

1 依據(jù)簡(jiǎn)諧繩波圖動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)，分析動(dòng)態(tài)和靜態(tài)簡(jiǎn)諧繩波圖，挖掘出簡(jiǎn)諧橫波圖蘊(yùn)含的各種信息和特征

1.1 質(zhì)點(diǎn)平衡位置保持不變，質(zhì)點(diǎn)不會(huì)沿波的傳播方向發(fā)生遷移

圖1橫線代表各質(zhì)點(diǎn)平衡位置，向右方向?yàn)楹?jiǎn)諧繩波波的傳播方向，波動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在垂直傳播方向的各自平衡位置附近做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，并未沿波的傳播方向發(fā)生遷移。而那些波未傳播到的質(zhì)點(diǎn)，始終保持靜止?fàn)顟B(tài)。

1.2 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向存在著“迎風(fēng)坡往下倒，背風(fēng)坡往上長(zhǎng)”特征

繩波圖像山坡，振動(dòng)箭頭像樹(shù)木，當(dāng)我們將波向右傳播方向視為水平刮風(fēng)方向時(shí)，圖1波形圖中振動(dòng)方向箭頭存在著“迎風(fēng)坡往下倒，背風(fēng)坡往上長(zhǎng)”信息（特征）。例如，我們選擇圖1波形比較長(zhǎng)的t=T時(shí)刻來(lái)研究，可以發(fā)現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)2、3、4、5、6和質(zhì)點(diǎn)14、15、16，振動(dòng)方向箭頭豎直向上，很像處在背風(fēng)坡上的樹(shù)木被山擋住，風(fēng)吹不著，均“往上長(zhǎng)”；而質(zhì)點(diǎn)8、9、10、11、12，振動(dòng)方向豎直向下，很像處在迎風(fēng)坡上樹(shù)木由于無(wú)任何東西阻擋，被迎面吹來(lái)的大風(fēng)刮倒，均“往下倒”。

振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象不一樣，振動(dòng)圖象實(shí)質(zhì)是位移-時(shí)間圖象，它具有“增正減負(fù)”特征。也即振動(dòng)圖象增函數(shù)時(shí)間段反映質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向朝y軸正方向，而減函數(shù)時(shí)間段反映質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向朝y軸負(fù)方向。

1.3 波源起振方向與波頭振動(dòng)方向是一致的，存在振動(dòng)共同性特征

圖1中t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)1若視為波源，它一開(kāi)始是向上振動(dòng)的。從圖中可以直觀看出，在波向前傳播的任意一個(gè)時(shí)刻，波形圖最前方從平衡位置處開(kāi)始振動(dòng)那一點(diǎn)（下文簡(jiǎn)稱(chēng)波頭），也同樣是向上振動(dòng)的。

1.4 波源起振方向與波的形態(tài)存在著“上振上凸，下振下凹”特征

波源一開(kāi)始往上振動(dòng)，波頭也往上振動(dòng)，最前方半個(gè)波長(zhǎng)波形向上凸。反之，若波源一開(kāi)始往下振動(dòng)，波頭也往下振動(dòng)，最前方半個(gè)波長(zhǎng)波形向下凹。

1.5 波形整體存在著沿波的傳播方向不斷推移特征

若波持續(xù)傳播，則整個(gè)波形會(huì)沿波的傳播方向向前推移，經(jīng)過(guò)整數(shù)倍周期，某一段區(qū)間波形又會(huì)恢復(fù)原有形狀。因此，波傳播多少周期，整個(gè)波形就沿傳播方向推移多少波長(zhǎng)距