我对高中物理中正负号的理解与归纳

在高中阶段，有相当一部分学生在物理量的正负方面出现问题，以至有些学生在高考中失分，然而高中物理又在很多方面都涉及到物理量的正负问题。因此理解它们在各种情况下的不同应用，是掌握物理概念、规律和科学方法的一个重要步骤。接下来我就浅谈一下我对物理中的正负号的理解，并作简要的归纳。

正负号在高中物理中不是单一概念，它不是纯粹数学上比较大小的符号，在物理学中它还有其它方面的意义。马克思主义哲学曾说过：任何事情都有两面性。而物理学是一门研究物质结构、物质相互作用和运动规律的自然科学，它的规律都应该是简洁的，而物理正是把事情复杂的两个方面用两个附有一定意义的符号所表示出来，因而要想把握好物理量的正负问题，首先要明确这个物理量的正负到底表示的是什么意义。只有明白物理量中正负所表示的物理意义，才能更好地、更加深刻地处理好问题。

为此，在教学中有必要对有关正负号方面的知识进行归纳整理，分析各物理量正负的物理意义，比较其异同点。有利于加强物理知识的横向联系，完善学生的知识结构，使物理量的正负意义在学生头脑中有序化，清晰化。

1.从矢量方面看

表示物理的方向。矢量是一个既有大小又有方向的一个物理量，的运算服从平行四边形法则，而中学物理中涉及到的往往是两个矢量在夹角0°或180°的特殊情况，这里的正负号表示该矢量与事先所选定的正方向相同或相反，仅这一意义下，正负号表示该矢量的方向，而不是作为判断矢量大小的量度。这种一维的矢量运算的过程和结果能同时体现出矢量的大小和方向。如以初速V0=10m/s竖直上抛的物体，取向上为正，g=10m/s2，则抛出后任意时刻t的速度Vt=V0+（-g）t=10-10t。t=2s时，Vt=-10m/s时，表示物体向下运动。

2.从标量方面看

2.1 恒正的物理量。一些物理量不能冠以负号。如密度、质量、时间、体积、长度，对于这些物理量若在实际问题中出现负号，应根据物理意义去合理地解释或取舍。如在运用匀变速直线位移公式X=V0t+1/2at2解题时出现t1=5秒，t2=-10秒，t2为负应舍去。这种物理量在中学教材中占有相当大的比例。

2.2 正负号的意义等同于数学符号。重力势能、电势、电势能有正负，其正负的确定与我们选定的零势点有关，表示了它们相对于零势能面是大还是小，它们的绝对值表示相对于零势面大多少或小多少，所以它们大小的判断等同于有理数。如可认为-10J的重力势能大于3J的重力势能；8V的电势小于-11V的电势。另外，温度的正负号含义也等同于有理数。

3.用正负号表示物理量的不同性质

在研究物理问题时，常常会遇到某些物理量具有性质完全相反的情况，为反映它们的不同，就在这些量前面加正、负号予以区别。如：在功的前面加正、负号是区别力对物体做功还是阻力对物体做功；在热量前面加正、负号是区别物体是吸热还是放热，在电荷前面加正、负是区别电荷的两种电性；在像距、焦距前面加正、负号是区别它们的实、虚等等。

4.用正负号表示物理量的变化情况

物理量的变化一般都是末态值减去初态值表示，变化量的正负表示其增减情况；如在速度变化量V=Vt-V0中，Vt-V0为正表示物体速度增加，V=Vt-V0为负表示速度减小。如在动能定理ω=EK2-Ek1中，EK2-Ek1为正表示物体动能增加，EK2-Ek1为负表示物体动能减少。对于矢量，变化量为末矢量与初矢量的矢量差，当其沿直线方向变化时，规定正方向后变化量的正负表示矢量变化的方向。如物体受恒力作用时，其动量改变为P=P末-P初，取P初的方向为正方向，则P为正表示物体动量沿正方向增加，P为负表示物体动量沿正方向减少。显然，这里的正负是不表示物体初、末动量的方向的。

5.用正负号表示物理中量值的变化范围

高中物理中量值变化主要体现在实验在高中物理实验中，一些测量仪器刻度盘上标有“+、-”，如J0408型伏特表，5V量程对应的刻度“-5～+15”，它表示用该量程可测量的最大正向电压15V，最大反向电压5V，某物长度的测量结果为100±0.5mm，这说明物体实际长度在99.5～100.5mm之间。这里的“+、-”表示一个范围。

6.公式中的正负问题

物理中有些公式，如密度公式，周期和频率关系公式，由于都是由恒正物理量构成，所以数据代入时就不存在负值的问题。

有些公式不能体现出各物理量的方向关系，而仅仅体现出大小的联系，对此代入数据时必须取绝对值。如库仑定律F=K（Q1Q2/R2 ），其Q1和Q2的正负不能体现出F的方向；电场力做功的公式W=qU中的q和U的正负也无法体现出功的正负来。代入数据到这样的公式中数据都应取绝对值。

有些在一维运算公式可根据所确定的正方向来确定各物理量的正负。如运动学公式Vt=V0+at，X=V0t+ 1/2at2；牛顿第二定律F=ma。

而对于某些能量与功之间的关系式，如动能定理W=EK2-EK2；重力做功和重力势能的关系式WG=-（EP1-EP2），它们结果的正负可直接看出功的正负。

综上所述，物理中“+、-”的含义要比其在数学中丰富得多。有更广泛的物理意义，因此，在学习中应正确理解这些问题，这也是正确地掌握和应用物理知识的基础，是学好物理的重要步骤。