螺旋方向判断方法

判断质点振动方向的常用方法

陈国明

在机械波的教学中，质点振动方向的判断是学生理解和掌握的难点，也是各种考查的重点，所以在会考和高考中经常考到。为了使学生轻松地理解和掌握质点振动方向的判断，现介绍几种常用的判断方法。

一、带动法

由机械波的产生可知，后一个质点的振动是由前一个质点的振动带动的，所以只要找到了前一个质点（靠近波源一方的质点）的位置，我们就可以判断后一个质点的振动方向。如果前一个质点在上方，后一个质点的振动方向就向上，反之就向下。

例1 下图为一列向左传播的简谐横波在某一时刻的波形图，判断波形图上P点的振动方向。

【解析】因为波的传播方向向左，故P质点的前一个质点的平衡位置在P质点的右边，该时刻P质点的前一个质点的实际位置在P点的右上方，所以P点向上振动。

二、微平移法

这种方法是，作出经微小时间△t（△t＜T/4）后的波形，由波形就可以知道各质点经过

△t时间到达的位置，质点的振动方向就可以确定。

例2 如下图所示，是某一简谐波的图象，由图可知（ ）

A. 若波向右传播，则质点B正向右运动

B. 若波向右传播，则质点C正向左运动

C. 若波向左传播，则质点D正向下运动

D. 若波向左传播，则质点B正向上运动

【解析】波动的实质是质点仅在自己的平衡位置附近振动，并不随波迁移，选项A、B均不正确；当波向左传播时，根据微平移法，将实线波形向左微平移△x，得虚线波形如下图所示，可见波形平移后质点B、D的新位置在原位置的下方，质点B、D的振动方向（运动方向）都向下，故选项C正确。

三、“上下坡”法

这种方法是把波形看成是山坡，上坡时质点的振动方向向下，下坡时质点的振动方向向上。如例1所示，因波的传播方向向左，P点处在下坡的过程中，由“上下坡”法得，P点的振动方向向上。

例3 如下图所示是一列简谐波的波形图，波沿x轴的负方向传播，就标明的质点而言，速度为正，加速度为负的质点是（ ）

一判断静摩擦力方向的四种方法

（1）由相对滑动趋势直接判断

因为静摩擦力的方向跟物体相对滑动趋势的方向相反，如果我们所研究的问题中，物体相对滑动的趋势很明显，就可以由相对滑动趋势直接判断．这是判断静摩擦力方向的基本方法。

（2）用假设法判断

所谓假设法就是先假设接触面光滑，以确定两物体的相对滑动趋势的方向，从而确定静摩擦力的方向。

(3)由运动状态判断

有些静摩擦力的方向与物体的运动状态紧密相关，可以由物体的运动状态来判断物体所受静摩擦力的方向

(4)用牛顿第三定律判断

由以上三种方法先确定受力比较简单的物体所受静摩擦力方向，再由牛顿第三定律确定另一物体所受静摩擦力方向．

二“四步法”（最基础的判断方法）

1、找出摩擦力的施力物体。

2、选择此施力物体为参照物。

3、判断受力物体的相对运动方向或相对运动趋势方向。

4、用“相反”确定摩擦力的方向。

三.关于摩擦力理解的“7个”误区

1．认为“摩擦力一定和物体运动方向相反”

滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反，而不一定与物体的实际运动方向相反。

2．认为“静止的物体只能受到静摩擦力，运动物体只能受到滑动摩擦力”

摩擦力发生在相互接触并挤压的两个接触表面不光滑的物体之间．如果该物体之间存在相对运动，则有相互的滑动摩擦力；如果这两个物体相对静止，并存在相对运动趋势，则物体间有相互的静摩擦力．

3．认为“ 中的 就等于物体所受的重力”

压力是根据作用效果命名的一种力，其方向总与接触面垂直并指向受力物体，即属于弹力．重力方向始终是竖直向下的。一般情况下两者不会相等，只有一些特殊情况时才会相等．

4．认为“摩擦力总是阻力”

摩擦力的作用效果是阻碍物体问的相对运动(滑动摩擦力)或阻碍物体问的相对运动趋势(静摩擦力)，但不一定阻碍物体间的实际运动．摩擦力可以是阻力，也可以是动力．

5．认为“压力越大，摩擦力越大”

由公式 可知，滑动摩擦力与压力成正比，压力越大，滑动摩擦力越大；最大静摩擦力也与压力成正比但静摩擦力的大小应根据物体的实际运动状态利用平衡条件或牛顿运动定律来确定。

长螺旋钻孔压灌桩桩端持力层判断方法

桩端持力层判断应在充分研究场地勘察资料的前提下，根据设计技术要求，并结合所采用的施工工艺、施工设备及施工过程控制参数综合确定，必要时尚应配合超前钻探、试桩取土观察、钻孔钻进速度分析及对比成孔负荷电流读数等几种分析方法：

1)超前钻探法：该方法来源于工程地质勘察，即对将施工的桩位进行地质超前预报，通过钻探取样查明该桩位的地层分布情况，并结合有效的原位测试或室内土工、岩石实验，确定在满足设计及规范前提下，桩长需要达到的深度。该方法准确性高，特别是对于地层复杂、层位起伏较大的地质条件下指导桩基施工效果明显，同时可作为长螺旋钻孔灌注桩成孔的引导孔，但因该方法工作量大、造价较高、时效性较差在长螺旋钻孔桩施工中应用较少。

2)取土观察法：长螺旋钻孔灌注桩为取土成桩工艺，在成桩钻入岩土层过程中，钻取的岩土附着于螺旋叶片上带出地表，成桩过程中对比分析附着土与地质勘察资料，判断所钻入地层的岩性，该方法对于设计持力层唯一且外观特性明显的地层准确性非常高，但对于风化岩层及或持力层外观性质相近的地层则易产生误判，特别是场地存在有富水层时，地下水对叶片附土软化浸润导致误判的可能性非常大，此方法操作简单，在工程施工实践中应用较为广泛。

3)钻进速度控制法：同一种桩径、相同的施工参数在不同强度的地层中钻速差别比较大，一般在粘性土中钻进速度最快、在碎石土中钻速稍次、在风化岩层中最慢，在大面积施工前先进行试桩试验，结合地质勘察资料确定各地层的钻入速率，大面积施工时采用类比法判断预设施工深度是否达到设计要求钻入的持力层，该方法对于场地地质条件简单且持力层强度与其它地层强度差异明显的场地判断准确率高，但对于场地地质条件或复杂软硬岩土复层的场地易产生误判。

4)负荷电流读取法：一般的长螺旋钻机在操作平台都设置有电流负荷表，主要用于控制长螺旋钻机动力端在施工过程中不至于负荷电流过大而烧坏动力头及非正常死钻、停钻、卡钻的发生，该负荷电流与钻具钻进时受的阻力相关， 即与钻入的深度(侧阻)及钻头所处地层的软硬程度(端阻)密切相关，当钻入的深度越大、钻头所处的地层硬度越大则负荷电流越大。根据此原理，如对在试钻过程中所遇地层及深度的变化加以统计分析，可近似得出同一深度在持力层中钻进的负荷电流与在其他地层钻进的负荷电流区别，在施工过程中对已成孔的数据分析资料越多，则对后续桩基成孔的施工持力层判断的准确性越高，并可为以后类似场地的长螺旋桩施工提供经验数据。该判断方法与钻进速度控制法原理相似，但电表读数更具有直观化的优势。

一判断静摩擦力方向的四种方法

（1）由相对滑动趋势直接判断

因为静摩擦力的方向跟物体相对滑动趋势的方向相反，如果我们所研究的问题中，物体相对滑动的趋势很明显，就可以由相对滑动趋势直接判断．这是判断静摩擦力方向的基本方法。

（2）用假设法判断

所谓假设法就是先假设接触面光滑，以确定两物体的相对滑动趋势的方向，从而确定静摩擦力的方向。

(3)由运动状态判断

有些静摩擦力的方向与物体的运动状态紧密相关，可以由物体的运动状态来判断物体所受静摩擦力的方向

(4)用牛顿第三定律判断

由以上三种方法先确定受力比较简单的物体所受静摩擦力方向，再由牛顿第三定律确定另一物体所受静摩擦力方向．

二“四步法”（最基础的判断方法）

1、找出摩擦力的施力物体。

2、选择此施力物体为参照物。

3、判断受力物体的相对运动方向或相对运动趋势方向。

4、用“相反”确定摩擦力的方向。

三.关于摩擦力理解的“7个”误区

1．认为“摩擦力一定和物体运动方向相反”

滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反，而不一定与物体的实际运动方向相反。

2．认为“静止的物体只能受到静摩擦力，运动物体只能受到滑动摩擦力”

摩擦力发生在相互接触并挤压的两个接触表面不光滑的物体之间．如果该物体之间存在相对运动，则有相互的滑动摩擦力；如果这两个物体相对静止，并存在相对运动趋势，则物体间有相互的静摩擦力．

3．认为“压力就等于物体所受的重力”

压力是根据作用效果命名的一种力，其方向总与接触面垂直并指向受力物体，即属于弹力．重力方向始终是竖直向下的。一般情况下两者不会相等，只有一些特殊情况时才会相等．

4．认为“摩擦力总是阻力”

摩擦力的作用效果是阻碍物体问的相对运动(滑动摩擦力)或阻碍物体问的相对运动趋势(静摩擦力)，但不一定阻碍物体间的实际运动．摩擦力可以是阻力，也可以是动力．

5．认为“压力越大，摩擦力越大”

由公式 可知，滑动摩擦力与压力成正比，压力越大，滑动摩擦力越大；最大静摩擦力也与压力成正比但静摩擦力的大小应根据物体的实际运动状态利用平衡条件或牛顿运动定律来确定。