谈“正负”在物理中的意义

谈“正负”在物理中的意义
[摘要]：在中学物理学习中，由于涉及到正负号的地方较多，其符号的物理含义又各不相同，并且学生对正负号的数学意义思维定势，使物理含义理解不深，导致学生对认识和运用物理量、物理规律会产生困难和错误。

本文对中学物理中正负
号的含义及常见的一些问题作一些归纳与讨论。

[关键词]：中学物理、正负号、含义
在日常生活中，“正”往往代表正确的、合乎法则的正当的一面，它代表的是有利的一面，而“负”则往往代表负担、欠债、
失败的一面，它代表的往往是不利的一面。

数学中的“正负”分别表示大于零或小于零的情况，如正数表示大于零的数，而负数表示小于零的数，正数在进行比较时，绝对值大者，其数值就大，但负数进行比较时，则与正数相反，即绝对值大者反而小。

在物理中“正负”在特定的环境里常常表示出一定的物理意义，这与“正负”在数学中和日常生活中的“正负”有时有着很大的区别。

下面我就来对中学物理中的“正负”作一些详细的举例说明。

1、在矢量问题中表示方向关系。

如加速度，加速度是一矢量，它既有大小，也有方向。

在匀变速直线运动中，加速度为正值，表示加速度的方向跟速度的方向相同，加速度为负值，表示加速度的方向与速度方向相反。

可见这里的正负号表示方向，而不表示大小。

因此，在比较大小时，只需要看正负号后面数值的大小，数值大者，加速度就大，数值小，加速度就小，这种比较法与数学中负数大小的比较是截然不同的。

同样，在力矩中的“正负”也表示方向，正力矩表示逆时针方向，负力矩表示顺时针方向，并且，在牛顿第三定律的表示式+F12=－F21中，这里的正负号仍然表示的是方向，异号表示二者反向，在简谐振动的表示式F=－kx中，负号表示力的方向与位移方向相反。

2、在标量问题中表示相反的两种流向。

如电流强度I的正负表示电流的方向，正值表示电流方向与规定方向相同，负值表示电流方向与规定方向相反；在交流电中存在着正半周期和负半周期。

正半周期电流的流向与负半周期电流的流向相反，大小的变化与数学中负数的比较不同。

在电磁学中，电通量△QE为正，表明电力线穿出曲面，电通量△Q为负，表明电力线进入曲面。

磁通量φ的正负表示磁感线穿过平面(或曲面)的方向关系，平面（或曲面）均有一个法线方向n，正值表示磁感线沿法线方向一侧穿过面，负值表示沿法线反方向一侧穿过面。

例如，匀强磁场B垂直穿过矩形线圈abcd，线圈面积S，将线圈反转180°，则φ1=BS，φ2=－BS，磁通量的变化是△φ=φ2－φ1=－2BS。

3、表示相反的物理意义。

A.功的正负表示力做功的正负。

正功表示力的方向与位移方向相同，负功表示力的方向与位移方向相反。

正功表示力对物
体起推动作用，负功表示力对物体起阻碍作用，也表示能量是输入还是输出。

B.物理公式中的正负号法则表示一定物理意义，透镜成像公式：：1/u + 1/v = 1/f ，实物u取正值，虚物u取负值；实像υ
取正值，虚像υ取负值；凸透镜取正值，凹透镜取负值。

C.热力学第一定律W十Q＝ΔE，外界对物体做功，W取正值，物体对外做功，W取负值；物体吸热，Q取正值，物体放
热，Q取负值；内能增加，ΔE取正值，内能减少，ΔE取负值。

4、表示相对的大小关系。

在选定了零参考位置后，Ep、U、εp就会出现正负值，正负值表示它们之间的大小关系，如在重力势能或电势能中，这里的正负与数学中的正负数具有相似的意义。

正势能表示比零势能高，负势能表示比零势能低。

同时，电势的正负也不具有方向性，只表示该处的电势比零电势高还是低。

如正电荷周围的电势为正，表明正电荷周围的电势处处比零电势高，而负电荷周围的电势为负，只表示负电荷周围的电势处处比零电势低，且这里势能大小的比较与正负数大
小的比较相同。

5、表示增加或减少。

动能增量ΔEk＝Ek2－Ek1，机械能增量E＝E2一E1，势能的增量ΔEp＝Ep2－Ep1 ，Δ>0，说明该物理量增加，Δ<0,说明该物理量减小，如：在外力对物体做功中，外力对物体做正功表示物体动能增加，外力对物体做负功，则表示动能减少。

又如：在物体的内能和热量中，Q吸>0，表示物体的内能增加，当Q吸<0，表示物体的内能减少。

6、表示条件。

如：在分子间的距离跟分子势能的关系中，当r－r0>0时，分子势能随分子距离增大而增大；当r－r0<0时，分子势能随分子距离减少而增大。

又如在液体和固体的性质中，当附着层的液体分子和固体分子之间的引力与液体内部分子间的引力之差大于零时，则表现为浸润现象，反之，则表现为不浸润现象。

7、表示分类。

如正电荷与负电荷只表示相反的两类，物体所带的正负电量越大，表明物体所含的正负电荷数越多。

8、表示范围。

如：用示波器观察交流电的波形时，电源电压在220V±l％以内，y轴灵敏度为50mV／格，误差小于5％。

9、表示有无可能。

如：在光电效应中，当hγ－W>0时，表示能发生光电效应，而hγ－W<0表示不能发生光电效应。

又
如：在全反射现象中，当入射角i-arcsinθ>0时，就能发生全反射现象，否则就不能发生。

10、表示有无意义。

在物理学中有些标量只存在正值。

如质量、密度、时间、长度都只能大于零，大于零表示有意义，小
于零则表示无意义。

若计算的结果为负数，就要分析其是增根应舍去，是解题中出现了错误则应重新求解。

从上面可以看出，数学上的正负号，表示大于零，小于零，在物理学中的正负号却赋予了很多新的内容，它可用来表示矢量的方向，而不表示矢量的大小；也可用来表示标量的正负，如温度、电势的高低，功、能量的正负；也可用来表示物体的性质，如透镜的性质，电荷的性质等等。

而学生有时片面理解为表示方向，忘记了有的表示性质，有的表示大小等。

我们通过归纳、讨论、逐步认识，确切把握其不同的含义，才能在解题过程中，正确掌握，灵活应用，少犯错误。