三招“破解”波的传播与振动方向

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  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关联判断,往往是该类命题破题的首要环节和思维起点
  一、图像微平移法
  例1.(2013·北京高考)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波,波速为4m/s。某时刻波形如图1所示,下列说法正确的是 ( )
  A.这列波的振幅为4cm
  B.这列波的周期为1s
  C.此时x=4m处质点沿y轴负方向运动
  D.此时x=4m处质点的加速度为0
  分析 把波往传播方向上平移△x,得出虚线波形(图2).因x=4处质点振动方向平行y轴,过该点作平行y轴的直线,所作直线与平移后的波形图的交点为对应的该点下一时刻的位置.故在该时刻x=4的点向y轴正方向运动.C错.
  由图像可知波的振幅为2cm,波长为8m,故A错误;根据 可得该波的周期为2s,故B错误;由于x=4m处的质点的位移为零,说明回复力为零,即加速度为零,D正确。
  二、参考界面法
  参考界面法指在横波图像中,位于平衡位置的两相邻质点间,每半个波形图线与x轴包围的面.如图3中阴影部分即为参考界面.在简谐横波中,表示质点振动方向和波传播方向的两支箭头总是同时射入(或同时射出)质点所在的参考界面.
  例2 如图4,已知A的振动方向向上,试确定波的传播方向及B点在该时刻的振动方向.
  分析 表示质点A振动方向的箭头在A点射出参考界面,故表示波传播方向的箭头也在A点射出参考界面,即波向左传播.同理,在B点两支箭头同时射入,B点在该时刻向下振动.
  三、“上坡下”,“下坡上”
  “上下坡法”是把波形图线比喻为凸凹的路面,凸凹路面就有上坡段和下坡段,沿着波的传播方向看去,位于上坡段的质点,则向下运动,位于下坡段的质点,则向上运动;反之,向上运动的质点,必位于下坡段,向下运动的质点,必位于上坡段。
  例3 如图5是一列向左传播的横波,请指出这列波中a、b、c、d、e、f等质点在这一时刻的振动方向.
  分析 波向左传播,向左看去,a、b、、f在“上坡”,故它们的振动方向向下;c、d、e“下坡”, 故它们的振动方向向上.
  以上三种方法常规,虽没有突出的技巧,但对波的传播与振动方向的判断能够起到“破解”的功能。当然,这类问题的解答还有更多种解决途径,还需我们在学习中去深入研究和挖掘.
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