高中有關(guān)物理量“正”“負(fù)” 的物理意義

1、高中有關(guān)物理量“正”“負(fù)”的物理意義常富杰在教授高中物理人教版（必修+選修）第十三章電場(chǎng)的內(nèi)容時(shí)，涉及電荷量、電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)能、電勢(shì)差等較多物理量，且各物理量都存在“正”“負(fù)”之分，不同物理量的“正”“負(fù)”表示的物理意義各不相同。學(xué)生由于搞不清楚各物理量的“+”“-”所表示的物理意義，從而嚴(yán)重影響了學(xué)生對(duì)物理概念的理解。正確理解物理量“正”“負(fù)”的含義是準(zhǔn)確掌握有關(guān)物理概念的前提，所以我特意將高中階段涉及“正”“負(fù)”號(hào)的各物理量的符號(hào)意義做了一個(gè)歸納和總結(jié)，希望能幫助學(xué)生更好地理解相關(guān)物理量。物理量按有無(wú)方向分為兩大類，一是矢量、二是標(biāo)量。一、所謂矢量就是既有大小又有方向的物理量。例如力

2、（F）、位移（S）、速度（v）、加速度（a）、動(dòng)量（p）、沖量（I）、電場(chǎng)強(qiáng)度（E）、磁感應(yīng)強(qiáng)度（B）等。高中階段基本上所有矢量的“正”“負(fù)”都表示方向不表示大小。在一維情況下的矢量運(yùn)算中，需選定一個(gè)正方向，凡是與正方向同向的矢量取“”號(hào)，與正方向反向的矢量取“”號(hào)，這樣將矢量運(yùn)算簡(jiǎn)化成代數(shù)運(yùn)算。對(duì)矢量運(yùn)算的結(jié)果，若為“”值表示與正方向同向，若為“”值表示與正方向反向。例如：F1=5N F2=0 F3=4N,若比較大小應(yīng)該是F1> F2 >F3而不是F3> F2 >F1 這里的“”僅僅代表方向。在一些矢量關(guān)系式中，“”、“”號(hào)也表示相關(guān)物理量間的方向關(guān)系。牛頓第二定律F

3、ma，表示加速度a與力F同向；牛頓第三定律F1F2，“”號(hào)表示作用力F1與反作用力F2反向；對(duì)簡(jiǎn)諧振動(dòng)，在回復(fù)力與位移Fkx、加速度與位移akx/m的關(guān)系式中，“”號(hào)表示力F（a）與位移x方向相反；在動(dòng)量守恒的物體系中，兩物體動(dòng)量變化量的關(guān)系式p1p2，“”號(hào)表示p1與p2方向相反，或者說(shuō)物體1動(dòng)量的增量等于物體2動(dòng)量的減少。二、只有大小沒(méi)有方向的物理量叫標(biāo)量，高中階段物理學(xué)科中的標(biāo)量，數(shù)目眾多五花八門，對(duì)于不同標(biāo)量“正”“負(fù)”號(hào)所代表的含義各不相同。1.大部分標(biāo)量的“正”“負(fù)”都不表示方向而表示相對(duì)參考平面（或參考點(diǎn)）的大?。ɑ蚋叩停╆P(guān)系（1）溫度的正負(fù)。物理學(xué)規(guī)定：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰、水共

4、存的溫度為0。比這個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)高的溫度為“”，如t1 =8，表示它比0高8；比這個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)低的溫度為“”，如t2 = 6，表示它比0低6。（2）電勢(shì)的高低。通常選定無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零。在正電荷建立的電場(chǎng)中，電勢(shì)為“”，如U1 =100V，該點(diǎn)的電勢(shì)比零電勢(shì)高100V；在負(fù)電荷建立的電場(chǎng)中，電勢(shì)為“”，如U2 =200V，該點(diǎn)的電勢(shì)比零電勢(shì)低200V。（3）重力勢(shì)能、分子勢(shì)能、電勢(shì)能的相對(duì)性。勢(shì)能是屬于系統(tǒng)共有的，具有相對(duì)性。對(duì)重力勢(shì)能，通常選取地面為零勢(shì)面，物體的位置在零勢(shì)面以上時(shí)，重力勢(shì)能為“”，如EP1 =80 J；物體的位置在零勢(shì)面以下時(shí)，重力勢(shì)能為“”，如EP2 =60 J。對(duì)分子勢(shì)能和電勢(shì)

5、能也有相似的物理意義。（4）電勢(shì)差的正負(fù)。電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB>0表示UA>UB；UAB=0表示UA=UB；UAB<0表示UA<UB.2.其他物理量“正”“負(fù)”的特殊含義（1）功的正負(fù)。力做正功，表示力的方向與位移方向成銳角，此時(shí)的力是動(dòng)力，起幫助物體運(yùn)動(dòng)的作用，外界的力對(duì)物體輸入能量；力做負(fù)功，表示力的方向與位移的方向成鈍角（或平角），此時(shí)的力是阻力，起阻礙物體運(yùn)動(dòng)的作用，物體對(duì)外界輸出能量。（2）物理量增量的正負(fù)。動(dòng)能的增量Ek = EK2EK1，勢(shì)能的增量EP = EP2EP1，機(jī)械能E =E2E1。若0，說(shuō)明該物理量增加；0，說(shuō)明該物理量不變；0，說(shuō)明

6、該物理量減少。（3）對(duì)熱力學(xué)第一定律WQE，做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能。當(dāng)外界對(duì)系統(tǒng)做功，W取“”值，系統(tǒng)對(duì)外界做功，W取“”值；系統(tǒng)從外界吸熱，Q取“”值，系統(tǒng)對(duì)外界放熱，Q取“”值；E0，表示系統(tǒng)的內(nèi)能增加，E0，表示系統(tǒng)的內(nèi)能減少。（4）電荷量（Q）：物理學(xué)上規(guī)定玻璃棒與絲綢摩擦，玻璃棒所帶的電荷為“”電荷，絲綢所帶的電荷為“”電荷；或者橡膠棒與毛皮摩擦，橡膠棒所帶的電荷為“”電荷，毛皮所帶的電荷為“”電荷。若物體帶“”電荷則表示該物體所帶電荷的電性與和絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒所帶電荷電性相同。（5）磁通量的正負(fù)。當(dāng)磁感線方向與線圈平面的法線方向間的夾角為銳角時(shí)，磁通量取“”值，當(dāng)磁感線方向與線圈平面的法線方向間的夾角為鈍角時(shí)，磁通量取“”值。即我們常說(shuō)的“穿入”為“”“穿出”為“”如：勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直穿過(guò)所圍面積為S的圓形線圈，若將線圈翻轉(zhuǎn)1800，則1BS，2BS，對(duì)應(yīng)的磁通量的變化量為212BS，而不是零。（6）在研究分子間作用力時(shí)，所描繪的分子間的作用力跟距離的關(guān)系（示意圖）圖中斥力用正值表示，引力用負(fù)值表示。F為斥力和引力的合力，即分子力。F為正值時(shí)，表示合力為