浅议高中物理中的正负号

李同生

摘 要： 在中学物理教学中，由于涉及正负号的地方较多，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形成思维定势，对物理含义理解不深，导致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一些常见的问题作归纳与讨论。

关键词： 中学物理 正负号 含义

在中学物理学习中，由于涉及正负号的地方较多，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形成思维定势，对物理含义理解不深，导致对认识和运用物理量、物理规律会产生困难和错误。下面就对中学物理中正负号的含义及常见的一些问题作归纳与讨论。

一、表示物理量的方向

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，又有方向。在匀变速直线运动中，加速度为正值，表示加速度的方向与速度的方向相同，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+F■=-F■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方向。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。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φ■=BS，φ■=-BS，磁通量的变化是△φ=φ■-φ■=-2BS。

二、表示相反的物理意义

1.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。

2.物理公式中的正负号表示不同性质，如在电荷前面加正、负是区别电荷的两种电性。

3.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。

三、表示物理量的相对大小

一些物理量如重力势能、电势、温度等，其值的大小一般是相对参考点而言的，以参考点之值为零，它们值的正负表示相对参考点值的高低。如竖直上抛一质量为1kg的物体，取抛出点为重力势能的零点，则它在抛出点上方1m处的势能为9.8J，表示它在该点的势能高于在抛出点时的势能，在抛出点下方1m处的势能为-9.8J，表示它在该点的势能低于它在抛出点的势能。

显然，上述表示中的物理值不代表其绝对大小，且其正负与所选参考点有关（但两值之差与所选参考点无关）。在特殊情况下，若所选参考点（零点）的值为物理量的可能最小值，则表示的物理量不会有负值出现；若所选参考点（零点）值为物理量的可能最大值，则表示物理量不会有正值出现。如热力学温度，由于其零点取在低温的极限值，因此，用热学温算表示的温度均为正值。

四、表示物理量的变化情况

物理量的变化一般都是用其在变化过程的末态值减去初态值表示。对于算量，由此得出的变化量的正负表示其增减情况；如在动能定理ω=Ek■-Ek■中，Ek■-Ek■为正表示物体动能增加，Ek■-Ek■为负表示物体动能减少。对于矢量，变化量为末矢量与初矢量的矢量差，当其沿直线方向变化时，规定正方向后变化量的正负表示矢量变化的方向。如物体受恒力作用时，其动量改变为△P=P■-P■，取P■的方向为正方向，则△P为正表示物体动量沿正方向增加，△P为负表示物体动量沿正方向减少。显然，这里的正负是不表示物体初、末动量的方向的。

五、表示量值的范围

在高中物理实验中，一些测量仪器刻度盘上逢有“+、-”，如J0408型伏特表，5V量程对应的刻度“-5～+15”，它表示用该量程可测量的最大正向电压15V，最大反向电压5V，某物长度的测量结果为100±0.5mm，这说明物体实际长度在99.5～100.5mm之间。这里的“+、-”表示一个范围。

六、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。如果计算的结果为负数，就要分其是增根应舍去，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，电荷的性质等。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。