淺析高中物理機(jī)械振動和機(jī)械波相關(guān)概念學(xué)習(xí)

王博玄

摘要：關(guān)于物理機(jī)械振動及機(jī)械波的學(xué)習(xí)是高中物理知識學(xué)習(xí)的重點(diǎn)及難點(diǎn)。在機(jī)械振動及機(jī)械波的學(xué)習(xí)中，其涵蓋的知識點(diǎn)相對來說具有復(fù)合性。其蘊(yùn)含的物理概念不僅包含了力學(xué)及運(yùn)動學(xué)的綜合性，還包含眾多的子概念。這些概念不僅在聲學(xué)、力學(xué)、電磁波中具有廣泛應(yīng)用，同時(shí)在物理量子及原子理論中也具有廣泛的應(yīng)用。本文通過對高中物理機(jī)械振動和機(jī)械波相關(guān)概念進(jìn)行學(xué)習(xí)，期望獲得對兩者的系統(tǒng)理解，以此獲得有效的學(xué)習(xí)方法。

關(guān)鍵詞：高中物理;機(jī)械振動;機(jī)械波;概念

要對物理知識點(diǎn)有個較深入地理解，就需要在準(zhǔn)確理解其相關(guān)概念的基礎(chǔ)上，對相關(guān)理論進(jìn)行進(jìn)一步的認(rèn)識及研究。物理中相關(guān)概念的學(xué)習(xí)是物理認(rèn)知中一項(xiàng)重要的環(huán)節(jié)，高中物理中對于機(jī)械振動及機(jī)械波的學(xué)習(xí)，包括對其相關(guān)概念的辨析、比較研究分析。在辨析中，通過兩者的內(nèi)涵及外延，挖掘?qū)W習(xí)中的重點(diǎn)及難點(diǎn)，積極尋找兩者之間以及兩者與其它知識點(diǎn)間的聯(lián)系。通過學(xué)習(xí)，對于物理概念形成一定的認(rèn)知，然后通過不斷的鞏固及深化，形成對于抽象性概念的認(rèn)識。

一、機(jī)械振動和機(jī)械波學(xué)習(xí)的重要意義

（一）機(jī)械震動和機(jī)械波學(xué)習(xí)是振動和波的重要基礎(chǔ)

高中物理學(xué)的內(nèi)容是豐富多彩的。具體包含對于物理現(xiàn)象的學(xué)習(xí)、物理概念、理論及規(guī)律的學(xué)習(xí)。而在實(shí)踐中形成的機(jī)械振動、機(jī)械波物理概念則是其本身規(guī)律及理論的基礎(chǔ)。從機(jī)械波及機(jī)械振動本身的概念來看，其復(fù)合性的概念中融合了周期、波長、能量等眾多的概念;從理論的構(gòu)成來看，機(jī)械震動和機(jī)械波包含了運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)的內(nèi)容;而從物理現(xiàn)象來看，機(jī)械震動和機(jī)械波學(xué)習(xí)是振動和波的重要基礎(chǔ)。作為物理知識中的復(fù)合體，機(jī)械震動和機(jī)械波學(xué)習(xí)是物理學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)及難點(diǎn)，而要深入學(xué)習(xí)其中的內(nèi)容，首先就要在學(xué)習(xí)前掌握好其中的概念。

（二）有利于培養(yǎng)高中生的學(xué)習(xí)能力

教師在機(jī)械振動及機(jī)械波的教學(xué)中，通過讓學(xué)生掌握機(jī)械振動、機(jī)械波等相關(guān)概念，這本身就是一個綜合認(rèn)知的過程。在課上的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師將抽象的概念形象的傳達(dá)給每一個學(xué)生，學(xué)生通過正確把握這種抽象概念，理清相互間的關(guān)系，從概念學(xué)習(xí)到認(rèn)識規(guī)律、解決應(yīng)用問題，這本身就像體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的重要方式。

二、高中物理機(jī)械振動和機(jī)械波相關(guān)概念

（一）波的形成及傳播過程

組成物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)通常為分子，而在分子間的相互作用下，分子間的力分為引力和斥力。當(dāng)物質(zhì)從外界獲取能量時(shí)，物質(zhì)中的分子亦從外界獲得能量，在分子間的相互作用下，獲得能量震動的分子會帶動周圍的分子產(chǎn)生振動，這種由近及遠(yuǎn)發(fā)生的傳播就是振動。在整個震動過程中，當(dāng)波源的能量向周圍進(jìn)行傳播的時(shí)候，進(jìn)行傳播同時(shí)也是波源的能量在物質(zhì)中進(jìn)行傳播輻射。

振動和波具有明顯的周期性特征。即在相聚整個波長總的兩點(diǎn)它們的震動情況是一模一樣的，但是相距半波長奇數(shù)倍的兩點(diǎn)，它們的震動情況又是完全相反的。鑒于波源產(chǎn)生后，波源在分子的相互作用下產(chǎn)生能量的傳遞，所以從時(shí)間上來看，不論哪個質(zhì)點(diǎn)的震動它的時(shí)間總是會在波源震動之后。另外，在物體中質(zhì)點(diǎn)的震動的方位與波源的震動方位也是一模一樣的。在物體的振動下，不同的質(zhì)點(diǎn)總是會沿著同一個方向做振動，他們的振動情況完全相同，而在這兩個質(zhì)點(diǎn)間距離就叫做震動的波長。波在物質(zhì)中的傳播速度有其一般的公式進(jìn)行解釋，一般用V=λf=λ/T來計(jì)算，在這個公式中f就表示質(zhì)點(diǎn)它的震動頻率，是由波源的震動頻率來決定的。V是震動的傳播速度，這個是由傳播介質(zhì)物力性質(zhì)決定的。說明，波在一定的周期內(nèi)，沿著它的傳播方向所傳播的距離。

（二）質(zhì)點(diǎn)的的振動方向與波的傳播方向的判斷

在機(jī)械振動以及它的振動波的解釋上，一般就要判斷出物質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)的振動方向以及傳播的方向。在判斷方向上，可以采取下面幾個方法。

1、微平移法

微平移法就是將波形曲線沿著波的傳播方向做微小的平移移動，通過移動前后，觀察波形曲線上點(diǎn)的位置變化可以發(fā)現(xiàn)，原曲線上的點(diǎn)位移發(fā)生了一定的變化。在極端的時(shí)間坐標(biāo)軸下其發(fā)生了運(yùn)動，這種微平移法可以更直觀地由振動方向判斷波的傳播方向。

2、前帶后法

在波的形成原理中，后振動的質(zhì)點(diǎn)總是回重復(fù)做先前振動質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動。波的傳播也總是由前面震動的點(diǎn)向后面的點(diǎn)進(jìn)行傳播。正如圖中所示，振動逐步傳播開來形成波，前一質(zhì)點(diǎn)帶動后一相鄰質(zhì)點(diǎn)，而后一質(zhì)點(diǎn)則總是試圖跟上前一相鄰質(zhì)點(diǎn)并重復(fù)前一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動。由以上圖像可知，波形為由左向右傳播的形式，A點(diǎn)的前一個點(diǎn)應(yīng)該在其下方的F點(diǎn)，而F點(diǎn)只能帶動A點(diǎn)往下運(yùn)動，同理，B、C的前一質(zhì)點(diǎn)在B、C的上面，所以B、C向上運(yùn)動，E、D兩點(diǎn)的前一點(diǎn)在E、D下面，所以E、D點(diǎn)向下運(yùn)動。

3、三角形法

所謂三角形法就是在波形圖像上與數(shù)軸的X軸之間形成的圖形里面畫一個三角形，如圖所示邊bc與與x軸在一條直線上的，說明就是沿著X軸的正方向進(jìn)行傳播的。在邊bc上畫上一個箭頭之后（沿著X軸的正方向）然后分別在邊ab和ac上畫上相同的箭頭，就可以看出，波OA上面的所有質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動方向就是和邊ab上的箭頭方向大概一致。

參考文獻(xiàn)：

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