高中物理中的正負(fù)號(hào)

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


高中物理中,很多物理量和物理規(guī)律中都涉及到+、-號(hào),理解它們?cè)诟鞣N情況下的不同應(yīng)用,是我們掌握物理概念、規(guī)律和科學(xué)方法的一個(gè)重要步驟。本文高中物理中常見的+、-號(hào)應(yīng)用問題,作一簡(jiǎn)要的歸納,如下:

一、表示物理的方向

在進(jìn)行一條直線上的矢量運(yùn)算時(shí),由于矢量方向只有與直線同向或反向兩種可能,所以,若沿矢量能在直線選一正方向,規(guī)定矢量與其同向取正值,反向取負(fù)值,則矢量值的正負(fù)即表不其方向,它們的運(yùn)算也簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。如以初速VO=15m/s豎直上拋的物體,取向上為正,g=10m/s2,則拋出后任意時(shí)刻t的速度Vt=V0+(-g)t=15-10t。t=1s時(shí),Vt=5m/s時(shí),表示物體向下運(yùn)動(dòng)。

一些標(biāo)量如正弦式電流,在變化過程中也只有兩個(gè)可能的方向,若取線圈在勻速磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電流方向?yàn)檎较,則電路中感應(yīng)電流瞬時(shí)值i=Ims的ωt為正時(shí)表示i沿正方向流動(dòng)為負(fù)時(shí),表示i沿負(fù)方向流動(dòng)。

這里應(yīng)說明的是,上述表示是相對(duì)的,當(dāng)所選正方向改變時(shí),物理量中表示方向的正負(fù)將隨之改變時(shí),物理量中表示方向的正負(fù)將隨之改變;同時(shí),這種表示中的正負(fù)量值也具有表示量的大小的含義。

二、表示物理量的相對(duì)大小

一些物理量如重力勢(shì)能、電勢(shì)、溫度等,其值的大小一般是相對(duì)參考點(diǎn)而言的,以參考點(diǎn)之值為零,它們值的正負(fù)表示相對(duì)參考點(diǎn)值的高低。如豎直上拋一質(zhì)量為1kg的物體,取拋出點(diǎn)為重力勢(shì)能的零點(diǎn),則它在拋出點(diǎn)上方1m處的勢(shì)能為9.8J,表示它在該點(diǎn)的勢(shì)能高于在拋出點(diǎn)時(shí)的勢(shì)能,在拋出點(diǎn)下方1m處的勢(shì)能為-9.8J,表示它在該點(diǎn)的勢(shì)能低于它在拋出點(diǎn)的勢(shì)能。

顯然,上述表示中的物理值不代表其絕對(duì)大小,且其正負(fù)與所選參考點(diǎn)有關(guān)(但兩值之差與所選參考點(diǎn)無(wú)關(guān))。在特殊情況下,若所選參考點(diǎn)(零點(diǎn))的值為物理量的可能最小值,則表示的物理量不會(huì)有負(fù)值出現(xiàn),若所選參考點(diǎn)(零點(diǎn))值為物理量的可能最大值,則表示物理量不會(huì)有正值出現(xiàn)。如熱力學(xué)溫算,由于其零點(diǎn)取在低溫的極限值,所以,用熱學(xué)溫算表示的溫度均為正值。

三、區(qū)別物理量的不同性質(zhì)

在研究物理問題時(shí),常常會(huì)遇到某些物理量具有性質(zhì)完全相反的情況,為反映它們的不同,就在這些量前面加正、負(fù)號(hào)予以區(qū)別。如:在功的前面加正、負(fù)號(hào)是區(qū)別功力對(duì)物體做功還是阻力對(duì)物體做功;在熱量前面加正、負(fù)號(hào)是區(qū)別物體是吸熱還是放熱,在電荷前面加正、負(fù)是區(qū)別電荷的兩種電性;在像距、焦距前面加正、負(fù)號(hào)是區(qū)別它們的實(shí)、虛等等。

四、表示物理量的變化情況

物理量的變化一般都是用其在變化過程的末態(tài)值減去初態(tài)值表示。對(duì)于算量,由此得出的變化量的正負(fù)表示其增減情況;如在動(dòng)能定理ω=EK2-Ek1中,EK2-Ek1為正表示物體動(dòng)能增加,EK2-Ek1為負(fù)表示物體動(dòng)能減少。對(duì)于矢量,變化量為末矢量與初矢量的矢量差,當(dāng)其沿直線方向變化時(shí),規(guī)定正方向后變化量的正負(fù)表示矢量變化的方向。如物體受恒力作用時(shí),其動(dòng)量改變?yōu)椤鱌=P末-P初,取P初的方向?yàn)檎较,則△P為正表示物體動(dòng)量沿正方向增加,△P為負(fù)表示物體動(dòng)量沿正方向減少。顯然,這里的正負(fù)是不表示物體初、末動(dòng)量的方向的。

五、表示物理規(guī)律中各量的關(guān)系

在一些物理過程中,各物理量具有確定的Rr和方向關(guān)系,如物體多到外力作用時(shí)其加速度方向與外力方向時(shí)刻相同,物體相互作用時(shí)作用力和反作用方向時(shí)刻相反,……。對(duì)應(yīng)規(guī)律表達(dá)式中的+、-號(hào)即是為反映這種關(guān)系而引入的。如簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中回復(fù)力的表達(dá)式F=-kx中,負(fù)號(hào)表示回復(fù)力方向與物體離開平衡位置位移的方向時(shí)刻相反。顯然,這里的負(fù)號(hào)不表示位移方向與所選正方向相反。

在一般情況下,物理規(guī)律表示式中的“+、-”號(hào)是反映各量運(yùn)算關(guān)系的符號(hào),它們既不表示量的大小,也不表示量的方向。如,原子進(jìn)行定態(tài)躍遷時(shí)對(duì)應(yīng)光子的能量為hr=E初-E終,這里的“-”號(hào)表示E初-E終為原子在兩定態(tài)間的能量差,不表示原子躍遷后能量為負(fù)值;在動(dòng)量守恒定律P1+P2=P'1+P'2中,“+”號(hào)表示等式兩端分別為兩物體作用過程初、末狀態(tài)的動(dòng)量矢量和,不表示P2和P'2的方向。

六、表示量值的范圍

高中物理實(shí)驗(yàn)中,一些測(cè)量?jī)x器刻度盤上逢有“+、-”,如J0408型伏特表,5V量程對(duì)應(yīng)的刻度“-5~+15”,它表示用該量程可測(cè)量的最大正向電壓15V,最大反向電壓5V,某物長(zhǎng)度的測(cè)量結(jié)果為100±0.5mm,這說明物體實(shí)際長(zhǎng)度在99.5~100.5mm之間。這里的“+、-”表示一個(gè)范圍。

綜上所述,物理中“+、-”的含義要比其在數(shù)學(xué)中豐富得多。因此,學(xué)習(xí)中正確理解這些問題是正確的掌握和應(yīng)用物理知識(shí)的基礎(chǔ),是提高物理成績(jī)的重要步驟。


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