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高中物理中的正負(fù)號(hào)的應(yīng)用問(wèn)題歸納
“±” 表示正或負(fù)，正負(fù)號(hào)在數(shù)學(xué)中可以用來(lái)表示有理數(shù)的正負(fù)或者對(duì)數(shù)進(jìn)行四則運(yùn)算中的加減運(yùn)算。下面是小編為大家收集的高中物理中的正負(fù)號(hào)的應(yīng)用問(wèn)題歸納，希望能夠幫助到大家。
高中物理中的正負(fù)號(hào)的應(yīng)用問(wèn)題歸納
在高中物理中，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(wèn)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(guò)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(shuō)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(wèn)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(guò)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(guò)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=P1+P2中，“+”號(hào)表示等式兩端分別為兩物體作用過(guò)程初、末狀態(tài)的動(dòng)量矢量和，不表示P2和P2的方向。
六、表示量值的范圍
在高中物理實(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(shuō)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(wèn)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。
拓展：高一物理必修一正負(fù)號(hào)重難點(diǎn)解析
一、表示方向關(guān)系
1.在矢量問(wèn)題中所出現(xiàn)的正負(fù)號(hào)均表示方向關(guān)系;筒諧振動(dòng)回復(fù)力與位移關(guān)系F=-kx ;動(dòng)量守恒兩物體動(dòng)量變化關(guān)系ΔP1=-ΔP2 ，這里的"-"表示F與x、ΔP1與ΔP2的方向是相反的。
在選定了正方向的矢量運(yùn)算中，會(huì)出現(xiàn)正負(fù)號(hào)，正號(hào)表示與正方向相同，負(fù)號(hào)表示與正方向相反
在一維問(wèn)題中(選定了正向)，矢量的變化量會(huì)出現(xiàn)正負(fù)，正號(hào)表示與正方向相同，負(fù)號(hào)表示與正方向相反，如動(dòng)量變化量ΔP=P2-P1，速度變化量Δυ=υ2-υ1。
2.標(biāo)量是只有大小，沒有方向的量，但有些標(biāo)量是雙向標(biāo)量，帶有非矢量的"方向"的含義。如電流強(qiáng)度I的正負(fù)表示電流的方向，正值表示電流方向與規(guī)定方向相同，負(fù)值表示電流方向與規(guī)定的正方向相反，磁通量φ的正負(fù)表示磁感線穿過(guò)平面(或曲面)的方向關(guān)系：平面(或曲面)均有一個(gè)法線方向n，正值表示磁感線沿法線方向一側(cè)穿過(guò)面，負(fù)值表示沿法線反方向一側(cè)穿過(guò)面。例如，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直穿過(guò)矩形線圈abcd，線圈面積S，將線圈翻轉(zhuǎn)1800，則 φ1=BS，φ2=-BS，磁通量的變化是Δφ=φ2-φ1=-2BS
二、表示相關(guān)的"相反"物理意義
1.功的正負(fù)表示力做功的正負(fù)。正功表示力的方向與位移方向相同，負(fù)功表示力的方向與位移方向相反。也表示能量是輸入還是輸出。
2.物理公式中的正負(fù)號(hào)法則表示一定物理意義，透鏡成像公式：1/u + 1/v = 1/f ，實(shí)物u取正值，虛物u取負(fù)值;實(shí)像υ取正值，虛像υ取負(fù)值;凸透鏡 取正值，凹透鏡 取負(fù)值。
3.熱力學(xué)第一定律W十Q=ΔE，外界對(duì)物體做功，W取正值，物體對(duì)外做功，W取負(fù)值;物體吸熱，Q取正值，物體放熱，Q取負(fù)值;內(nèi)能增加，ΔE取正值，內(nèi)能減少，ΔE取負(fù)值。
三、表示某些物理量增加還是減少
動(dòng)能增量ΔEk=Ek2-Ek1，機(jī)械能增量E=E2一E1，勢(shì)能的增量ΔEp=Ep2-Ep1 ，Δ>0，說(shuō)明該物理量增加，Δ<0,說(shuō)明該物理量減小，Δ=0，說(shuō)明該物理量不變。
四、表示相對(duì)大小關(guān)系
在選定了零參考位置后，Ep、U、εp就會(huì)出現(xiàn)正負(fù)值，正負(fù)值表示它們之間的大小關(guān)系，如某一物體在不同位置的重力勢(shì)能分別為Ep1=2J，Ep2=1J，Ep3=-2J，Ep4=-10J，則Ep1> Ep2 >Ep3 >Ep4。某電場(chǎng)不同點(diǎn)的電勢(shì)分別為U1=3V，U2=2V，U3=-1V，U4=-2V ，則U1>U2>U3>U4 ，同一電荷在電場(chǎng)中不同位置的電勢(shì)能分別為：εp1=3J，εp2=2J，εp3=-1J，εp4=-2J，則εp1>εp2>εp3>εp4。
五、說(shuō)明取值范圍
如：N個(gè)狹縫在垂直入射情況下的夫瑯和費(fèi)衍射，衍射極小的條件為：bsinθ=mλ，其中m= ±1,±2,...
六、表示波動(dòng)范圍
如：用示波器觀察交流電的波形時(shí)，電源電壓在220V±l%以內(nèi)，y軸靈敏度為50mV/格，誤差小于5%。
七、表示同步極性
示玻器當(dāng)同步極性開關(guān)放在"十"位置時(shí)，為正極性同步，扳在"-"位置時(shí)，為負(fù)極性同步。
八、檢驗(yàn)恒正數(shù)結(jié)果
有些數(shù)不可能為負(fù)數(shù)，如時(shí)間、質(zhì)量、長(zhǎng)度等，若計(jì)算出的結(jié)果為負(fù)數(shù)，若分析其是屬于增根應(yīng)舍去，若是解題過(guò)程中出現(xiàn)了錯(cuò)誤，則應(yīng)重新求解。
從上面可以看出，數(shù)學(xué)上的正負(fù)號(hào)，表示大于零，小于零，在物理學(xué)中凝予了很多新的內(nèi)容，如能正確掌握應(yīng)用，可解決許多問(wèn)題。望同學(xué)們?cè)谄綍r(shí)學(xué)習(xí)中注意掌握，免得考試時(shí)因小失大。
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