论文部分内容阅读
摘 要:本文提出一种“拉绳法”,并将此运用于一些实际问题。研究表明,拉绳法可以有效解决波的传播方向、质点的振动方向,波动中多解问题等。
关键词:拉绳法;波的传播 ;质点的振动;多解问题
波动现象是介质中各质点运动状态的集体表现。在波动学的相关问题中,如何将抽象的问题具体化、简单化是提高解题效率和正确率的关键。 “拉绳法”可以将一些抽象的波动问题简单化,方便求解。
1. 拉绳法
“拉绳法”就是把给定的一个波形图像看成一根绳子,拉动绳子的一端,根据绳子上的某一质点的运动情况来判断波的传播方向,或者根据波的传播方向来判断绳子上某一质点的振动方向。
2 “拉绳法”的应用
2.1由波的传播方向判定质点的振动方向
当波的传播方向一定时,我们把波当成一根绳子向相反的方向拉,则绳子上固定的质点运动的方向就是它真实的运动方向。
例1 如图2所示,某简谐波的传播方向向右,a、b、c、d为四个质点,请选出四个选项当中的正确答案(C)
图 2 图 3
A.质点a和d都向上运动;
B.质点b和c都向下运动;
C.质点a向上运动,质点c向下运动;
D.质点b向下运动,质点d向上运动。
解析:根据拉绳法原理,波向右传播,那么应该向左“拉绳”,我们会发现质点a、b会向上运动,质点c、d会向下运动。故选C。
2. 2 由质点振动方向判断波的传播方向
图1中质点A向下运动,B向上运动,传统的做法是首先要假定质点在下一刻的位置,再判断波的方向。通过分析和判断,知道波的方向是向左的[1]。而根据拉绳法,我们向右拉绳子就可以得到质点A向下运动,质点B向上运动,而波的传播方向是和拉绳子的方向相反的,很快得出波的传播方向向左。
例2 如图3所示,图为一列简谐横波,A为波上一质点,请从下列四個选项中
选出正确答案(BC)
A.当质点A向下运动时,波向右传播;
B.当质点A向下运动时,波向左传播;
C.当质点A向上运动时,波向右传播;
D.当质点A向上运动时,波向左传播。
解析:根据拉绳法的原理,当质点A向下运动时,向右拉动绳子,则波向左传播。当质点A向上运动时,向左拉动绳子,那么波的向右传播。
2.3 波传播的双向性引起的多值
波在介质中传播时,各个质点的振动情况是由波的传播方向确定的,若波的传播方向不能确定,就会出现波向二个相反方向传播的可能性,出现多值[3]。
2.3.1波的传播方向引起的多解
例3 如图4所示,表示一列简谐横波某时刻的波形图,波长为4米,质点A经过0.2秒第一次到达波峰的位置,求波速。
图 4
解析:已知条件只字未提波的传播方向,无法判断波的方向是向左还是向右,必须考虑波的双向性。
(1)假设波向右传播,向左“拉绳”,可以得出质点a向上运动,当质点a到达波峰时刚好经过了 。则有 s, s。故 m/s。
(2)假设波向左传播,向右“拉绳”,可以得出质点a向下运动,当质点到达波峰时刚好经过了 ,则 s, s。故 m/s。
3总结
本文介绍了拉绳法及其应用。通过一些实例,分析了拉绳法判断质点的运动方向、波的传播方向、以及波动当中的多解问题,研究表明,运用“拉绳法”,可以使得复杂问题的求解变得简洁明了。
关键词:拉绳法;波的传播 ;质点的振动;多解问题
波动现象是介质中各质点运动状态的集体表现。在波动学的相关问题中,如何将抽象的问题具体化、简单化是提高解题效率和正确率的关键。 “拉绳法”可以将一些抽象的波动问题简单化,方便求解。
1. 拉绳法
“拉绳法”就是把给定的一个波形图像看成一根绳子,拉动绳子的一端,根据绳子上的某一质点的运动情况来判断波的传播方向,或者根据波的传播方向来判断绳子上某一质点的振动方向。
2 “拉绳法”的应用
2.1由波的传播方向判定质点的振动方向
当波的传播方向一定时,我们把波当成一根绳子向相反的方向拉,则绳子上固定的质点运动的方向就是它真实的运动方向。
例1 如图2所示,某简谐波的传播方向向右,a、b、c、d为四个质点,请选出四个选项当中的正确答案(C)
图 2 图 3
A.质点a和d都向上运动;
B.质点b和c都向下运动;
C.质点a向上运动,质点c向下运动;
D.质点b向下运动,质点d向上运动。
解析:根据拉绳法原理,波向右传播,那么应该向左“拉绳”,我们会发现质点a、b会向上运动,质点c、d会向下运动。故选C。
2. 2 由质点振动方向判断波的传播方向
图1中质点A向下运动,B向上运动,传统的做法是首先要假定质点在下一刻的位置,再判断波的方向。通过分析和判断,知道波的方向是向左的[1]。而根据拉绳法,我们向右拉绳子就可以得到质点A向下运动,质点B向上运动,而波的传播方向是和拉绳子的方向相反的,很快得出波的传播方向向左。
例2 如图3所示,图为一列简谐横波,A为波上一质点,请从下列四個选项中
选出正确答案(BC)
A.当质点A向下运动时,波向右传播;
B.当质点A向下运动时,波向左传播;
C.当质点A向上运动时,波向右传播;
D.当质点A向上运动时,波向左传播。
解析:根据拉绳法的原理,当质点A向下运动时,向右拉动绳子,则波向左传播。当质点A向上运动时,向左拉动绳子,那么波的向右传播。
2.3 波传播的双向性引起的多值
波在介质中传播时,各个质点的振动情况是由波的传播方向确定的,若波的传播方向不能确定,就会出现波向二个相反方向传播的可能性,出现多值[3]。
2.3.1波的传播方向引起的多解
例3 如图4所示,表示一列简谐横波某时刻的波形图,波长为4米,质点A经过0.2秒第一次到达波峰的位置,求波速。
图 4
解析:已知条件只字未提波的传播方向,无法判断波的方向是向左还是向右,必须考虑波的双向性。
(1)假设波向右传播,向左“拉绳”,可以得出质点a向上运动,当质点a到达波峰时刚好经过了 。则有 s, s。故 m/s。
(2)假设波向左传播,向右“拉绳”,可以得出质点a向下运动,当质点到达波峰时刚好经过了 ,则 s, s。故 m/s。
3总结
本文介绍了拉绳法及其应用。通过一些实例,分析了拉绳法判断质点的运动方向、波的传播方向、以及波动当中的多解问题,研究表明,运用“拉绳法”,可以使得复杂问题的求解变得简洁明了。