物理中正奐號的不同含義

陳祥金

在物理學習中，經常會遇到正負號問題，這已經成為學生學習的難點之一．物理中的正負號和數學中的正負號是不同的，物理中的正負號往往都表示一定的物理意義．具體說有下面幾種．

一、表示方向關系

1．在矢量問題中所出現的正負號均表示方向關系：筒諧振動回復力與位移關系F=-kx；動量守恒兩物體動量變化關系Δｐ₁＝-Δｐ₂，這里的“-”表示F與x、Δｐ₁與Δｐ₂的方向是相反的．

在選定了正方向的矢量運算中，會出現正負號，正號表示與所規定的正方向相同，負號表示與所規定的正方向相反.

在一維問題中(選定了正向)．矢量的變化量會出現正負，正號表示與正方向相同，負號表示與正方向相反，如動量變化量Δp=ｐ₂-ｐ₁，速度變化量Δv=v₂-v₁．

2．標量是只有大小，沒有方向的量，但有些標量是雙向標量，帶有非矢量的“方向”的含義．如電流強度ｉ的正負表示電流的方向，正值表示電流方向與規定方向相同，負值表示電流方向與規定的正方向相反；磁通量Φ的正負表示磁感線穿過平面(或曲面)的方向關系：平面(或曲面)均有一個法線方向ｎ，正值表示磁感線沿法線方向一側穿過面，負值表示沿法線反方向一側穿過面．例如，勻強磁場B垂直穿過矩形線圈abcd，線圈面積S，將線圈翻轉180°，則Φ₁=BS，Φ₂=-BS，磁通量的變化是ΔΦ=Φ₂-Φ₁＝-2BS.

二、表示相關的“相反”物理意義

1．功的正負表示相反的做功效果．正功表示力的方向與位移方向相同，負功表示力的方向與位移方向相反，也表示能量是輸入還是輸出．

2．物理公式中的正負號法則表示一定物理意義，透鏡成像公式：1／u+1／v=1／f，實物u取正值，虛物u取負值；實像u取正值，虛像u取負值：凸透鏡f取正值，凹透鏡ｆ取負值．

3．熱力學第一定律W十Q=ΔE，外界對物體做功，W取正值，物體對外做功，W取負值；物體吸熱，Q取正值，物體放熱，Q取負值;內能增加，ΔE取正值，內能減少，ΔE取負值．

三、表示某些物理量增加還是減少

動能增量ΔE_k=E_k2-E_k1，機械能增量E=E₂-E₁，勢能的增量ΔE_p=E_p2-E_p1，Δ>0，說明該物理量增加，Δ<0，說明該物理量減小，Δ＝0，說明該物理量不變．

四、表示相對大小關系

在選定了零參考位置后，重力勢能E_p、電勢U、電勢能ε_p就會出現正負值，正負值表示它們之間的大小關系，如某一物體在不同位置的重力勢能分別為E_p1=2J，E_p2=1J，E_p3=-2J，E_p4=-10J，則E_p1>E_p2>E_p3>E_p4．某電場不同點的電勢分別為U₁=3V，U₂=2V，U₃=-1V，U₄=-2V，則U₁>U₂>U₃>U₄，同一電荷在電場中不同位置的電勢能分別為：ε_p1=3J，ε_p2=2J，ε_p3=-1J，ε_p4=-2J，則ε_p1>ε_p2>ε_p3>ε_p4．

五、說明取值范圍

如N個狹縫在垂直入射情況下的夫瑯和費衍射，衍射極小的條件為：bsinθ=mλ，其中m=±1，±2,…．

六、表示波動范圍

如用示波器觀察交流電的波形時，電源電壓在220V±1％以內，Y軸靈敏度為50mV／格，誤差小于5％．

七、表示同步極性

示波器當同步極性開關放在“+”位置時，為正極性同步，扳在“-”位置時，為負極性同步．

八、檢驗恒正數結果

有些數不可能為負數，如時間、質量、長度等，當計算出的結果為負數時，若分析其是屬于增根應舍去，若是解題過程中出現了錯誤，則應重新求解．

從上面可以看出，數學上的正負號，表示大于零，小于零，但在物理學中卻凝聚了很多新的內容，如能正確掌握應用，可解決許多問題．望同學們在平時學習中注意掌握，防止在考試時因小失大．