浅谈中学物理中正负号的意义

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在中学物理中，无论是运算过程，还是所求结果，均会涉及物理量的正负。其物理含义比较广泛，往往使学生感到难以应付，只有先弄清楚正负号所表示的意义，才能正确运用。下面谈谈正负号的几种意义。

一、用“+”、“一”号表示物理量的性质相反，这些物理量通常是标量

中学物理中常遇到某些标量具有性质相反的情况。为了区别它们的不同，就用“+”、“一”号来区别，“+”号通常省略不写，若为零表示没有。比如，电荷前的“+”、“一”号，用来区别两种不同性质的电荷，即正电荷与负电荷；功也有正负，正功表示力对物体做功，负功表示物体克服该力做功，当然也可以说正功表示动力对物体所做功，负功表示阻力对物体所做功；两电荷间的相互作用力用“+”、“一”号来区别这一对作用力是斥力，还是引力；重力、弹簧的弹力、分子力做正功都表示物体系的势能减少，做负功都表示物体系的势能增加；热量前的“+”号表示物体吸热，“一”号，表示物体放热；内能前“+”号表示内能增加，“一”号表示内能减少；在核反应方程中，能量前的“+”号表示放出能量，“一”号表示吸收能量；动能的变化量ΔEk为正值表示有其他形式的能转化为物体的动能或者是其他物体把一部分动能传给该物体，为负值时表示物体的一部分或全部动能转化为其他形式的能或传给其他物体等。这一类标量的正负既不表示方向，也不表示大小，仅表示相反性质的意义。

二、用“+”、“一”号表示物理量比规定的“零”大或小，这些物理量往往也是标量

温度、电势、重力势能、分子势能、电势能等，这些物理量都是标量，它们前面的“+”、“一”号也不表示方向。由于它们的量值大小往往都是相对的，需要选定某一“零”点为参考，才可确定它们的值。其高于“零”点的值就用“+”号来表示，“+”号通常省略不写，低于“零”点的值就用“一”号来表示。比如，在摄氏温标中，规定标准大气压下冰水混合物的温度为0摄氏度，高于0摄氏度的为正，低于0摄氏度的为负，这里的正负就反映了温度的高低，正的温度比负的温度高；若以无穷远处为零电势点，则正电荷形成的电场中各点的电势都为正值，而负电荷形成的电场中各点的电势都为负值；若以大地为零电势面，“+”号表示高于大地的电势，“一”号表示低于大地的电势；又比如要确定重力势能的大小，首先要选定参考平面。选取不同的参考平面，同一物体的重力势能值也不同。当选某一平面为零势能面后，“+”号表示该面的势能高于零势能面的势能，“一”号表示该面的势能低于零势能面的势能。在上述情况中，“+”、“一”号是直接涉及该物理量的量值大小，其正负可直接进行大小的比较，因而运算时不能随意舍去。

三、某些标量和一切矢量的大小，只能取正值或零，而不能取负值，不涉及“一”号

如热力学温度、时间、时刻、长度、路程、压强、物质的量、质量、面积、体积、密度、速率、动能、振幅、弹性势能（弹性势能的零点若取在弹簧自由长度处）、波长、电阻、电容、电感等标量，以及一切矢量的大小，只能取正值或零。若在实际问题中出现负号，应根据物理意义，合理地解释或舍去，若为零表示没有。对这两类物理量，可直接进行大小比较，因此，这两类物理量的大小关系也等同于数学中正负数的大小关系。

四、用“+”、“一”号表示正反两方向，不表示量值的大小，这类物理量是标量

物理学中电流强度、电动势、磁通量，其正反两方向不是矢量意义上的方向，是人为规定方向造成有正负的，把它们称为双向标量。比如；电流，具有而且仅有两个相反的方向（如顺时针流动或逆时针流动的方向），它的方向可用“+”、“一”号表示。即事先任意规定一个流动方向为参考方向，并约定电流取正值时，其实际方向与参考方向相同，取负值时实际方向与参考方向相反；当规定从平面的正面穿过的磁感线条数为正磁通量时，则从该平面的反面穿过的磁感线条数为负磁通量。对于这类双向标量性物理量，比较大小时，只能比较它们的绝对值，运算时按照算术法则运算。

五、用“+”、“一”号表示物理量的方向，不表示量值的大小，这类物理量都是矢量

物理学中力、位移、速度、加速度、角速度、动量、冲量、电场强度、磁感应强度等是矢量，这些矢量的变化量也都是矢量。为了表示这些矢量在空间方向上相反的意义，需要先确定某一方向为正。“+”号表示该矢量的方向与规定的正方向（或已默认的正方向）相同，这里的“+”号通常省略不写；“一”号表示该矢量的方向与规定的正方向（或已默认的正方向）相反；如果某矢量为零，则表示没有方向。可见，此时“+”、“一”号仅表示矢量的方向，而不表示该量的量值大小，即不能说正的矢量一定比负的矢量大。对这些矢量，若要比较大小，只能比较它们的绝对值，运算时遵从平行四边形定则。

总之，中学物理中正负号的意义，不能只停留在数学中正负数的概念上，而是要根据实际情况具体分析。