探讨质点振动方向与横波传播方向关系

论文导读：
质点振动方向与横波的传播方向的关系，这是一个讨论很多，策略很多的话题，不过人们的思维方式和策略应该不断地创新. 同时，接触到波的形成，波的图象后，又是学生感觉理由很多，比较着急的理由，应该引起足够的重视.
理由一一列横波沿直线传播，某时刻的波形如图一所示，此时质点a向y轴正方向运动，则质点b向y轴的运动，质点c向y轴的运动，质点d向y轴的运动；此波向传播.
理由二一列简谐横波沿x轴负方向传播，图2甲是t=1 s时的波形图，图2乙是波的某振动质点位移随时间变化的振动图线（两图用同一时间起点），则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图线 （ ）.
通过上面的分析与探究，可以得到振动质点运动方向的规律：
1-1振动质点运动到最大位置前后，运动方向相反；
1-2振动质点在最大位置间运动时，运动方向相同.
1-3质点的振动图象（向上为正）在某个时间区间内是减函数，质点振动的运动方向都向下； 振动图象在某个时间区间内是增函数，质点振动的运动方向都向上.说明，如果是水平振子（右为正），则增函为右，减函为左.

二、振动传播时，各质点运动方向的规律

演示绳波和绳波实验的动画的模拟播放，如图5所示，在振动传播形成机械波的过程中，我们来研究各个质点运动方向的特点，现在在绳上取出具有代表性的点，从1，2，3，4…18.如图5所示，由此我们得到在形成机械波的过程中，各个质点运动方向的规律：
2-1在波峰（或者波谷）两侧（小于半个波长）各质点的运动方向相反；
2-2在相邻的波峰与波谷之间（或者波谷与波峰之间）各质点运动方向相同.
2-3波动图象是横坐标X的增函数，质点的振动的运动方向可能向上，也可能向下；波动图象是减函数也具有两重性.

三、质点运动方向与横波传播方向的关系

用图6的t=5T4时刻的波形图说明质点振动时运动方向与波传播方向的关系，如图7所示.我们知道这列波是向右传播的，此时刻波谷正在第七个质点处，根据规律2-2可知，第七个质点两侧振动质点的运动方向是相反的，左侧向上，右侧向下.可以用一个较为简单的实验表示两者间的方向的关系，随手找到一张纸，裁成一个适当的窄条，用一个装有适量水的圆柱形饮料瓶，瓶口封闭，如图8所示.瓶和水的重力压着纸条，最低点是纸条最低点与瓶相切处，表示波谷.让饮料瓶右侧的手向下移动，带动纸带上对应的质点向下运动，代表波谷右侧振动质点的运动方向向下；让饮料瓶左侧的手向上移动，带动纸带上对应的质点向上运动，代表波谷左侧的振动质点运动方向向上；则此时饮料瓶将向右移动，相当于波形的波谷向右移动，我们知道波谷的传播方向与波峰即整个波形的传播方向肯定是一致的，即波向右传播.
同理，这个实验也可演示波向左边传播的物理情境，只是两只手运动方向分别相反如图9所示.
这个小实验模拟了质点振动方向和横波传播方向的联系，反映了它们两个方向的规律，此规律也可简单记为：以波谷为研究对象， 波谷哪一侧（小于半个波长的距离，下同）的质点运动方向向下，波就向该侧的方向传播；或者是：以波谷为研究对象，波谷向哪一方向传播，波谷这一侧的质点就向下运动.若以波峰为研究对象时正好相反.我们回到理由一，由于a点向上运动，由规律1-2可知，b点向上运动，由规律1-1，得c质点向下运动，d质点也向下运动；根据上述仿实验的策略可知，此波的传播方向向右.
再回到理由二，由图甲可知，此波沿x轴负方向传播，由质点运动方向与横波传播方向的关系可知，x=0处的质点向下运动，x=2处的质点向上运动，而由于它是t=1秒时的波形，根据规律1-2，振动质点在最大位置间运动时，运动方向相同，则图乙可能是图甲中x=0处的质点的振动图线，选项为A.
以上讨论和策略是否可行，供读者参考. 全文地址：www.7ctime.com/mksxwlw/lw40755.html上一论文：简论提升城市报道的传播影响力