物理中正奂号的不同含义

陈祥金

在物理学习中，经常会遇到正负号问题，这已经成为学生学习的难点之一．物理中的正负号和数学中的正负号是不同的，物理中的正负号往往都表示一定的物理意义．具体说有下面几种．

一、表示方向关系

1．在矢量问题中所出现的正负号均表示方向关系：筒谐振动回复力与位移关系F=-kx；动量守恒两物体动量变化关系Δｐ₁＝-Δｐ₂，这里的“-”表示F与x、Δｐ₁与Δｐ₂的方向是相反的．

在选定了正方向的矢量运算中，会出现正负号，正号表示与所规定的正方向相同，负号表示与所规定的正方向相反.

在一维问题中(选定了正向)．矢量的变化量会出现正负，正号表示与正方向相同，负号表示与正方向相反，如动量变化量Δp=ｐ₂-ｐ₁，速度变化量Δv=v₂-v₁．

2．标量是只有大小，没有方向的量，但有些标量是双向标量，带有非矢量的“方向”的含义．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的正方向相反；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，将线圈翻转180°，则Φ₁=BS，Φ₂=-BS，磁通量的变化是ΔΦ=Φ₂-Φ₁＝-2BS.

二、表示相关的“相反”物理意义

1．功的正负表示相反的做功效果．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，也表示能量是输入还是输出．

2．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u取正值，虚像u取负值：凸透镜f取正值，凹透镜ｆ取负值．

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、表示某些物理量增加还是减少

动能增量ΔE_k=E_k2-E_k1，机械能增量E=E₂-E₁，势能的增量ΔE_p=E_p2-E_p1，Δ>0，说明该物理量增加，Δ<0，说明该物理量减小，Δ＝0，说明该物理量不变．

四、表示相对大小关系

在选定了零参考位置后，重力势能E_p、电势U、电势能ε_p就会出现正负值，正负值表示它们之间的大小关系，如某一物体在不同位置的重力势能分别为E_p1=2J，E_p2=1J，E_p3=-2J，E_p4=-10J，则E_p1>E_p2>E_p3>E_p4．某电场不同点的电势分别为U₁=3V，U₂=2V，U₃=-1V，U₄=-2V，则U₁>U₂>U₃>U₄，同一电荷在电场中不同位置的电势能分别为：ε_p1=3J，ε_p2=2J，ε_p3=-1J，ε_p4=-2J，则ε_p1>ε_p2>ε_p3>ε_p4．

五、说明取值范围

如N个狭缝在垂直入射情况下的夫琅和费衍射，衍射极小的条件为：bsinθ=mλ，其中m=±1，±2,…．

六、表示波动范围

如用示波器观察交流电的波形时，电源电压在220V±1％以内，Y轴灵敏度为50mV／格，误差小于5％．

七、表示同步极性

示波器当同步极性开关放在“+”位置时，为正极性同步，扳在“-”位置时，为负极性同步．

八、检验恒正数结果

有些数不可能为负数，如时间、质量、长度等，当计算出的结果为负数时，若分析其是属于增根应舍去，若是解题过程中出现了错误，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，但在物理学中却凝聚了很多新的内容，如能正确掌握应用，可解决许多问题．望同学们在平时学习中注意掌握，防止在考试时因小失大．