中學(xué)物理量中的正負(fù)號(hào)歸析

摘要：物理量的正負(fù)號(hào)能準(zhǔn)確表示物理量的各種性質(zhì)，掌握好才能順利解決問題

關(guān)鍵詞：傳遞熱量；光滑斜面；相對(duì)大??；零勢(shì)點(diǎn)；矢量；非矢量；正負(fù)號(hào)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-6148(2008)5(S)-0024-2

1 表示物理量或物理結(jié)論的性質(zhì)

很多物理量或物理結(jié)論的性質(zhì)只有兩種，這兩個(gè)方面通常用正負(fù)號(hào)來表示。例如原子能級(jí)躍遷時(shí)是發(fā)射還是吸收光子可分別用能級(jí)差ΔE的正負(fù)號(hào)來表示，核反應(yīng)過程質(zhì)量是減小還是增大可分別用質(zhì)量虧損Δm的正負(fù)號(hào)來表示。透鏡的會(huì)聚和發(fā)散性質(zhì)可分別用焦距f的正負(fù)來表示，實(shí)像和虛像可分別用像距v的正負(fù)來表示，還有上升、下降、放入和取出，相撤斥和相吸、肯定和否定，以及誤差的性質(zhì)等也可用正負(fù)號(hào)來表示，另外動(dòng)力或阻力對(duì)物體所做的功可分別用功W的正負(fù)來表示，物體內(nèi)能的增加或減少可分別用內(nèi)能增量ΔE的正負(fù)號(hào)來表示，正電荷和負(fù)電荷可分別用電量Q的正負(fù)來表示，表示物理結(jié)論的性質(zhì)的正負(fù)號(hào)本身并不表示物理量的大小，但如果要比較一下這些量的大小，用它們的絕對(duì)值進(jìn)行比較。

例1 若空氣壓縮機(jī)在一次壓縮中，活塞對(duì)空氣做了2.0×105J的功，同時(shí)空氣的內(nèi)能增加1.5×105J，這時(shí)是空氣向外界傳遞熱量，還是外界向空氣傳遞熱量，傳遞多少熱量？

解析 以空氣為研究對(duì)象，活塞對(duì)空氣做功為正，外界向空氣傳遞熱量為正，內(nèi)能的增加為正，由熱力學(xué)第一定律，得

2 表示標(biāo)量的相對(duì)大小

物理量如時(shí)間、溫度、高度、重力熱能、彈性熱能、電勢(shì)能、電熱、分子勢(shì)能等都可以用正負(fù)號(hào)來表示它們的相對(duì)大小，在比較這些物理量的大小時(shí)，必須連同它們的正負(fù)號(hào)一起比較，也就是說，這些物理量的大小遵循正大于零，零大于負(fù)的規(guī)律。

3 表示物理矢量的方向

有的量由大小、方向兩個(gè)方面才能確定，它們的運(yùn)算遵循平行四邊形定則，叫做矢量，如力、力矩、位移、速度、加速度、線速度、沖量、動(dòng)量、電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度等。在一維情況下，即只有正反兩個(gè)方向，如直線運(yùn)動(dòng)中的位移、速度、加速度、動(dòng)量、沖量等，可把其中一個(gè)方向規(guī)定為正方向，凡是與這個(gè)方向相同的為正矢量，相反的為負(fù)矢量，在二維情況下，如平拋運(yùn)動(dòng)，勻速圓周運(yùn)動(dòng)中的位移，速度和加速度，可在選定的平面直角坐標(biāo)系中先把有關(guān)的矢量沿坐標(biāo)軸分解，則各個(gè)分矢量的方向成為正矢量或負(fù)矢量，化為同一條直線上的代數(shù)運(yùn)算。這里正負(fù)號(hào)只表示矢量的方向，并不表示矢量的大小。比較大小要去掉正負(fù)號(hào)來比較。

例3 一物體以20m/s的初速度做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，加速度的大小為5m/s2，方向與初速度的方向相反，且加速度始終存在，則物體在5s內(nèi)( )

A.通過的路程是37.5m。

B.通過的路程是42.5m。

C.平均速度為8.5m/s。

D.速度的變化為-15m/s。

4 表示偽矢量的方向

物理量電流強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)差、重力勢(shì)能、磁通量等是非矢量，但也有大小和方向，方向表示一種趨勢(shì)，不像物理矢量有確定的指向，運(yùn)算不遵循平行四邊形法則，僅遵從代數(shù)運(yùn)算，也常用正負(fù)號(hào)表示方向。

例4 如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)應(yīng)為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿過線圈的磁通量為1×10-3Wb。若線圈以ab邊為軸翻轉(zhuǎn)180°，則此過程中線圈的磁通量的變化大小是____________。

解析 若開始時(shí)穿過線圈的磁通量φ1為正，則翻轉(zhuǎn)180°時(shí)穿過線圈的磁通量φ2應(yīng)為負(fù)，故磁通量的變化

Δφ=φ2-φ1=-1×10-3Wb-（+1×10-3Wb）=-2×10-3Wb

磁通量的正負(fù)只表示一種趨向，并不表示某個(gè)確定的方向，正確答案為2×10-3Wb。

(欄目編輯黃懋恩)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。