物理量中的正負(fù)號(hào)

司芹

摘 要：正負(fù)號(hào)在物理問(wèn)題中，有著豐富的意義，在不同的情況下具有不同的含義。為了幫助學(xué)生正確認(rèn)識(shí)并掌握中學(xué)物理中正負(fù)號(hào)的意義，做了幾點(diǎn)歸納總結(jié)。

關(guān)鍵詞：正負(fù)號(hào)；意義；矢量和標(biāo)量

在高中物理教學(xué)中，一些物理量的正負(fù)號(hào)問(wèn)題一直困擾著學(xué)生，物理量的正負(fù)也就成為物理教學(xué)中的難點(diǎn)。本文就高中物理中常見(jiàn)的正、負(fù)號(hào)應(yīng)用問(wèn)題作一簡(jiǎn)要的歸納。

一、矢量中的正負(fù)號(hào)

物理量分為矢量和標(biāo)量，高中物理涉及的矢量有力、電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度等，所有矢量的運(yùn)算都遵循平行四邊形法則，正負(fù)號(hào)的含義都完全相同，即：正號(hào)表示該矢量的方向與規(guī)定的正方向相同；負(fù)號(hào)表示該矢量的方向與規(guī)定的正方向相反，也因此在比較矢量的大小時(shí)，就是比較矢量的絕對(duì)值的大小，不能帶著正、負(fù)號(hào)進(jìn)行比較。

二、標(biāo)量中的正負(fù)號(hào)

1.表示大小意義的正負(fù)號(hào)

如，重力勢(shì)能、分子勢(shì)能、電勢(shì)能、電勢(shì)等。這類物理量的數(shù)值表示和零勢(shì)能的相對(duì)大小即等同于數(shù)學(xué)代數(shù)課中的正數(shù)大于負(fù)數(shù)的意思。

2.表示特殊意義的正負(fù)點(diǎn)

此類物理量的正負(fù)號(hào)是我們?nèi)藶榛蛄?xí)慣賦予的，用來(lái)表示相反的物理現(xiàn)象、性質(zhì)，過(guò)程等既不表示方向，也不表示大小的含義，常見(jiàn)的有下面幾種：

①電荷量的正負(fù)號(hào)：自然界中只存在兩種電荷：正電荷和負(fù)電荷。物理學(xué)中規(guī)定：用正號(hào)表示正電荷，用負(fù)號(hào)表示負(fù)電荷，因此正負(fù)號(hào)表示帶電體所帶電荷的電性，并不表示電荷量的多少，因此在比較電荷多少時(shí)不能帶著正負(fù)號(hào)進(jìn)行比較。

②功的正負(fù)號(hào)：力對(duì)物體做功只存在三種情況：做正功、做負(fù)功和不做功。

這里的正負(fù)號(hào)并不表示做功的多少，它的意義：從力的角度分析它們，表示動(dòng)力做功還是阻力做功；從能量的角度分析它們表示能量轉(zhuǎn)化的方向。

③熱力學(xué)第一定律ΔE=W+Q，對(duì)于Q的正負(fù)意義；我們用“正”表示吸熱，用“負(fù)”表示放熱；對(duì)于W的正負(fù)意義，如，外界對(duì)氣體做功，W取“正”值，氣體對(duì)外界做功，W取“負(fù)”值；對(duì)于ΔE的正負(fù)意義，如內(nèi)能增加，ΔE取“正”值，內(nèi)能減少，ΔE取“負(fù)”值。

3.電勢(shì)差的正負(fù)號(hào)

在電場(chǎng)中的兩點(diǎn)電勢(shì)有相對(duì)高低之分，表示兩點(diǎn)電勢(shì)的相對(duì)之差時(shí)也要特別注意正負(fù)號(hào)的含義。

4.電流強(qiáng)度I和磁通量的正負(fù)

此物理量是雙向標(biāo)量，帶有非矢量的“方向”的含義。電流強(qiáng)度I的正負(fù)表示電流的方向，正值表示電流方向與規(guī)定方向相同，負(fù)值表示電流方向與規(guī)定的正方向相反；磁通量的正負(fù)表示磁感線穿過(guò)平面（或曲面）的方向關(guān)系。平面（或曲面）均有一個(gè)法線方向n，正值表示磁感線沿法線方向一側(cè)穿過(guò)此面，而負(fù)值表示沿法線反方向一側(cè)穿過(guò)此面。

5.交流電圖像（如e-t，i-t）中的正負(fù)號(hào)

交流電是指電流方向呈周期性變化的電流，雖然帶著“方向”的字眼，但并不是說(shuō)電流是矢量，這里的正負(fù)號(hào)僅僅表示電流的流向與規(guī)定的正方向相同和相反。

三、變化量的正負(fù)號(hào)

1.矢量變化量的正負(fù)號(hào)

在選定了正方向的矢量運(yùn)算中，會(huì)出現(xiàn)正負(fù)號(hào)，矢量變化量的正負(fù)號(hào)仍表示與規(guī)定正方向的相同或相反。如，速度變化量△v=5 m/s表示速度向正方向變化而不是表示速度一定增加。速度變化量Δv=-5m/s表示速度向負(fù)方向變化而不是表示速度一定減少（如：末速度v=-6 m/s，初速度v0=-1 m/s）

2.標(biāo)量變化量的正負(fù)號(hào)

標(biāo)量變化量的正負(fù)號(hào)分別表示該標(biāo)量增大或減小，如ΔEk=6 J表示動(dòng)能增大了6 J，即：末動(dòng)能比初動(dòng)能大6 J，ΔEk=-4 J表示勢(shì)能減少了4 J，即：末勢(shì)能比初勢(shì)能小4 J，可見(jiàn)：這里的正號(hào)和負(fù)號(hào)一定分別表示該量增大和減小。

因此，在物理學(xué)習(xí)中正確理解這些問(wèn)題是正確掌握和應(yīng)用物理知識(shí)的基礎(chǔ)，是提高物理成績(jī)的重要保證。

（作者單位 安徽省懷遠(yuǎn)一中）