李文福

摘 要：在高中物理學科中，一些物理規(guī)律和物理量中往往會出現(xiàn)數(shù)學學科中的正負號，但是它們的內(nèi)涵與數(shù)學學科中的正負號是有一定差異的，是針對具體的物理規(guī)律而使用的一種學科式的表現(xiàn)形式。因此，針對學生可能出現(xiàn)的把數(shù)學中的正負號和物理中的正負號混淆的問題，非常有必要把這部分知識進行針對性的學習，來有效解決學生出現(xiàn)的問題。

關(guān)鍵詞：正負號；物理量；正確理解運用

中圖分類號：G63 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9132（2018）04-0130-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2018.04.078

在高中物理學科中，一些物理規(guī)律和物理量中往往會出現(xiàn)數(shù)學學科中的正負號，但是它們的內(nèi)涵與數(shù)學學科中的正負號是有一定差異的，它們有的是和數(shù)學中的有理數(shù)的正負是一致的，而有些表示物理量的性質(zhì)、方向，較為復雜，所以不能夠簡單地像理解數(shù)學中的正負來分析高中物理學科中的正負號，否則容易出現(xiàn)問題。為了更好的防止學生出現(xiàn)問題，我把常見的正負號應用問題，進行了簡要的歸納。

一、圖像的正負

物理規(guī)律是物理學理論體系中的核心內(nèi)容，一般用數(shù)學關(guān)系表達，其實質(zhì)是運用函數(shù)關(guān)系式來呈現(xiàn)物理規(guī)律。例如最常見的運動問題，在速度時間圖像中，如果畫出的線是一條直線，且與x軸平行，則此物體做的是勻速直線運動，運動過程中速度大小不變，如果圖像在x軸上方，則是物體沿正方向做勻速直線運動，反之在x軸下方，則是沿負方向做勻速直線運動；如果畫出的線是一條直線，圖像呈上升趨勢，且圖像在x軸上方，表示此物體做的是沿正方向的加速直線運動，反之物體則是沿負方向做加速直線運動。在物體運動過程中如果畫出的線是一條曲線，且圖像在x軸上方，則表示此物體的速度大小在不斷變化，但方向不一定變。方向的判定要看圖像是在x軸上方還是下方。還有，速度時間圖像所圍成的面積表示物體在這一段時間內(nèi)所通過的路程，正的表示和正方向相同，負的表示和正方向相反，總位移為正負的代數(shù)和。

二、矢量的正負號表示方向

矢量的正負號只表示方向，如位移、速度、加速度、力場強、磁感應強度、沖量、動量等。如果是規(guī)定了正方向，負號表示和正方向相反。例如，物體受兩個力F1=2N，F(xiàn)2=-3N。說明F1方向與規(guī)定正方向相同，大小為2N，而F2方向與規(guī)定方向相反，大小為3N，特別應注意，不存在F1>F2（即正數(shù)大于負數(shù)）的意思。

具體解題方法如下：在同一直線上，規(guī)定一個正方向為正值，然后計算，得出結(jié)果如果是負值就說明是反方向的。也就是說：1.在計算前要先規(guī)定好正方向；2.按照規(guī)定好的方向給參與計算的物理量（已知量）標好正負號；3.計算；4.看結(jié)果，正值代表正方向，負值代表反方向。

三、表示物理量的大小

在數(shù)學中，正數(shù)大于負數(shù)是正確的，而在物理中，這句話就不一定正確了。那么，在中學物理中，究竟應該如何比較“正、負數(shù)”的大小呢？現(xiàn)歸為以下兩類：1.正數(shù)大于負數(shù)；2正、負號表示相對性的正負數(shù)。一些物理量如高度、重力勢能、彈性勢能，電勢、電勢能，溫度等，其值的大小一般是相對參考點而言的，以參考點的值為零，它們值的正負表示相對參考點值的高低。例如，勢能有正負，但要確定重力勢能的大小，首先要確定參考平面，選取不同的參考平面，同一物體的重力勢能值也不同；對于確定的參考平面，重力勢能的正負也反映了重力勢能的大小，而討論勢能變化時的正負號就代表了增加或減少的量。同樣，電勢能也應首先確定零勢能的位置，在確定零電勢的位置后，正負也反映了電勢能的高低.

例如，在x軸上有兩點電荷M和N，M和N之間各點對應的電勢高低如圖中曲線所示，P是M和N的中點，下圖是什么意思？為什么兩點電荷都是帶負電的？P點電場強度為什么等于零？沿MN的中垂線上相對P對稱的兩點之間移動一正電荷，為什么電場力不做功？

首先，M和N必定是帶等量的負電荷，這個圖像說明的是，兩個帶等量的負電荷之間各位置的電勢差關(guān)系。還有為什么是帶負電荷，是因為電勢差是負值，Wnm=ψm-ψn。至于P點電場強度為零，那更加容易理解了，因為它們都帶等量的電荷，都是負電荷，那么每個點在P產(chǎn)生的場強大小是一樣的，而方向相反，所以就抵消了，最終就為零了（重要的一點是MNP三點在一條直線上）。

至于沿MN的中垂線上相對P對稱的兩點之間移動一正電荷，為什么電場力不做功，是因為，無論是正電荷還是負電荷，它們在沿MN的中垂線上相對P對稱的兩點之間移動，電場力做功之和是等于零的，因為在P點的上面和下面，電場力的方向是相反的，而且是相對P點對稱，電場力的變化也一樣，在上面做負功，到下面就做正功，所以做功和就為零了，也就相當于沒做功了。

四、即不表示大小也不表示方向

在研究物理問題時，常常會遇到某些物理量具有性質(zhì)完全相反的情況，為反映它們的不同，就在這些量前面加正、負號予以區(qū)別。例如，在電荷前面加正、負是區(qū)別電荷的兩種電性；在熱量前面加正、負號是區(qū)別物體是吸熱還是放熱，正負號在這些量當中既不表示大小也不表示方向。又如AB兩點之間的電勢差UAB，正號表示A點電勢高于B點電勢，負號表示B點電勢高于A點電勢，并不表示電勢差的大小。磁通量的正負表示磁感線從上往下穿，或從下往上穿。不表示磁通量的方向和大小，磁通量為標量但它的正負不表示大小。

參考文獻：

[1] 周桂川.中學物理中所涉及的正負號[J].物理教學探討，2005，（5）.

[2] 張惠萍.中學物理的正負號運用分析[J].中學生數(shù)理化（教與學教研版），2007（9）.

[3] 陳光茂.正負號問題不應成為學生學習物理的障礙[J].文理導航旬刊，2011（3）.

[4] 董云.應用多媒體技術(shù)優(yōu)化中學物理演示實驗教學的研究與探討[D].湖南師范大學，2003.endprint