理解高中物理中的“+”、“-”号含义

(整期优先)网络出版时间:2012-12-22
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理解高中物理中的“+”、“-”号含义

牛保云

河北省临漳县第一中学牛保云

在物理学习中,经常会遇到正负号问题,物理中的正负值和数学中的正负值是不同的,物理中的正负值往往都表示一定的物理意义。下面就谈谈本人的一些看法。

一、可以表示方向

1.矢量问题中所出现的正负号均表示方向关系

筒谐振动中回复力与的位移关系“F=-kx”;动量守恒定律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,正号表示与正方向相同,负号表示与正方向相反;在一维问题中(选定了正向),矢量的变化量会出现正负号,正号表示与正方向相同,负号表示与正方向相反。

例如,动量变化量Δp=p2-p1,速度变化量Δυ=υ2-υ1

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

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1800,则φ1=BS,φ2=-BS,磁通量的变化量是Δφ=φ2-φ1=-2BS

二、表示某些物理量的“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。

2.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、表示某些物理量是增加或减少

动能增量ΔEk=Ek2-Ek1,机械能增量ΔE=E2一E1,势能增量ΔEp=Ep2-Ep1,Δ>0,说明该物理量增加,Δ<0,说明该物理量减小,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,Ep、U、εp就会出现正负值,正负值表示它们之间的大小关系。

例如,某一物体在不同位置的重力势能分别为:

Ep1=2J,Ep2=1J,Ep3=-2J,Ep4=-10J,则Ep1>Ep2>Ep3>Ep4

某电场中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:

εp1=3J,εp2=2J,εp3=-1J,εp4=-2J,则εp1>εp2>εp3>εp4

从上面可以看出,数学上的正负号表示大于零或小于零,在物理学中给予了很多新的内容,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,免得考试时因小失大。