機(jī)械波中的易錯(cuò)點(diǎn)分析

張德新　王虹

一、波的傳播速度與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度

單位時(shí)間內(nèi)某一波的波峰（或波谷）向前移動(dòng)的距離，叫作波速.波速由介質(zhì)決定.同類波在同種均勻介質(zhì)中，波速是一個(gè)定值，即波動(dòng)的傳播是勻速的，與波動(dòng)頻率無關(guān).質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度，即為振速.波動(dòng)中各質(zhì)點(diǎn)都在平衡位置附近做周期性振動(dòng)，是變速運(yùn)動(dòng)，在平衡位置速度最大，在最大位移處速度為零，質(zhì)點(diǎn)沒有沿波的傳播方向隨波遷移.

二、波動(dòng)與振動(dòng)

這一個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)的關(guān)鍵就在于波動(dòng)與振動(dòng)的概念.只有理清了兩者的概念，學(xué)生才能有效區(qū)分波動(dòng)與振動(dòng).振動(dòng)是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的“個(gè)體行為”；而波動(dòng)則是大量的、彼此有聯(lián)系的質(zhì)點(diǎn)將波源的振動(dòng)在空間中傳播出去的“群體行為”.從機(jī)械波的定義知，機(jī)械波的產(chǎn)生條件有兩個(gè)：（1）有振動(dòng)的波源；（2）有傳播振動(dòng)的介質(zhì).由此可知，有波動(dòng)一定有振動(dòng)，因波中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在重復(fù)波源的振動(dòng)形式；有振動(dòng)卻不一定有波動(dòng)，還要看是否有傳播振動(dòng)的介質(zhì).

三、波源停止了振動(dòng)，由它引起的波動(dòng)是否會(huì)

立即停止

對(duì)于這個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)，要讓學(xué)生對(duì)機(jī)械波的形成以及傳播有正確的認(rèn)識(shí).只有這樣，學(xué)生才能從根源上杜絕這個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)帶來的影響.波源一旦將振動(dòng)傳給了介質(zhì)，振動(dòng)就會(huì)在介質(zhì)中向遠(yuǎn)處傳播；當(dāng)波源停止振動(dòng)時(shí)，介質(zhì)仍然繼續(xù)傳播波源振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式，不會(huì)隨波源停止振動(dòng)而停止傳播，即波不會(huì)立即停止傳播.

四、在波的干涉過程中，加強(qiáng)點(diǎn)的位移是否始

終最大

對(duì)于這個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)，要幫助學(xué)生理解什么叫加強(qiáng)點(diǎn).只有明白了加強(qiáng)點(diǎn)的定義，學(xué)生才能分析這個(gè)問題.在穩(wěn)定的干涉圖樣中，加強(qiáng)區(qū)的點(diǎn)始終加強(qiáng)，減弱區(qū)的點(diǎn)始終減弱，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的空間位置保持不變，但是振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)并不始終處于波峰（或波谷），它仍然在平衡位置附近振動(dòng)，只是振幅最大，質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間做周期性變化，其位移并不是一直為A1+A2或∣A1-A2∣，某時(shí)刻可能為零.

五、在多普勒效應(yīng)中，波源的頻率是否發(fā)生了

變化

由于波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，叫作多普勒效應(yīng).如果波源與觀察者相互靠近，觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的波長數(shù)增加，感到頻率變大；當(dāng)兩者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的波長數(shù)減少，感到頻率變小.波源發(fā)出的頻率始終保持不變.

六、在波的傳播過程中，質(zhì)點(diǎn)是否隨波發(fā)生了

遷移

對(duì)于機(jī)械波在傳播的過程中質(zhì)點(diǎn)是否隨波發(fā)生了遷移，有些學(xué)生不能正確判斷，其原因是他們對(duì)機(jī)械波的本質(zhì)沒有清楚認(rèn)識(shí).介質(zhì)中有機(jī)械波傳播時(shí)，介質(zhì)本身并不隨波一起傳播.機(jī)械波傳播的只是波源的振動(dòng)形式和波源提供的能量，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)只是在各自平衡位置附近做簡諧運(yùn)動(dòng)，并不沿波的傳播方向發(fā)生遷移.

七、波動(dòng)圖像和振動(dòng)圖像

振動(dòng)圖像描述的是某一質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的振動(dòng)情況，圖像上任意兩點(diǎn)表示同一質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻偏離平衡位置的位移；波動(dòng)圖像描述的是波在傳播方向上無數(shù)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的振動(dòng)情況，圖像上任意兩點(diǎn)表示不同的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻偏離平衡位置的位移.同時(shí)，振動(dòng)圖像隨著時(shí)間的延續(xù)將向著橫坐標(biāo)箭頭方向延伸，已有的圖像形狀不變；而波動(dòng)圖像隨著時(shí)間的延續(xù)，原圖像的形狀將沿傳播方向整個(gè)平移，卻不是原圖像的延伸.不同質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像是不同的；在不同時(shí)刻波的圖像也是不同的.

八、在水平方向傳播的波為橫波，在豎直方向

傳播的波為縱波

對(duì)于這個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)，關(guān)鍵要搞清橫波和縱波的概念以及理清質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向兩者的關(guān)系.所謂橫波是介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互垂直的波，而縱波是介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互平行的波.只有分清質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向的關(guān)系，學(xué)生才能搞清什么是橫波，什么是縱波.不要只看波的傳播方向，或者只看質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，兩者不能獨(dú)立看，兩者是一個(gè)有機(jī)的整體.

總之，要幫助學(xué)生理解機(jī)械波的相關(guān)知識(shí)，教師就要引導(dǎo)他們分析機(jī)械波中的一些易錯(cuò)點(diǎn).同時(shí)，教師要結(jié)合簡諧運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生理解機(jī)械波的傳播原理.只有這樣，才能提高學(xué)生的綜合分析能力.