2024年6月9日发(作者：)
中学物理正负号的含义
中学物理学中具有“＋”、“－”号的物理量种类繁多，内涵丰富。物理和数学联系紧
密，往往有许多知识搅合在一起。数学中的正负号大致表示运算符号和数字的大小。对比
数学，物理中的正负号的涵义却要复杂得多。在物理中，有许多概念、规律、原理、公式
等都要借助于正负号来表示，如果不能正确领会正负号在不同情形中的涵义，混淆是非，
张冠李戴，就会出现差错。所以，为了能准确理解物理概念，掌握物理规律，就必须首先
把物理量中出现的正负号在各种类型时的涵义透彻地进行认识。笔者以正负号作为研究对
象，分析了物理中正负号的丰富涵义。
一、矢量情形
矢量是既有大小又有方向的物理量，它遵循平行四边形的运算法则。作为一个矢量，
本身无所谓正和负，但对于同一条直线上的多个矢量，为了说明它们的方向关系，总是先
规定某一方向为正方向，然后比较物理量的方向与正方向是相同还是相反，跟正方向方向
相同的矢量为正，跟正方向方向相反的矢量为负。
例如：一个小车沿直线向东做加速直线运动，如果选速度的方向为正方向，那么加速
度也是向东的，所以它也是正的；如果小车向东减速，那么仍然选速度的方向为正方向，
那么加速度就是负的。对于某一个矢量来说，规定了正方向，就可以用正负来反映它的方
向；对于两个或两个以上的矢量来说，可以用正负来表示它们之间的方向关系。比如弹簧
阵子的回复力与其位移的关系式F=－kx，这里的“－”号表示的是回复力的方向和位移的
方向始终相反。
二、标量情形
1.表示标量的“方向”
在物理学中，标量是只有大小、没有方向、符合代数运算法则的物理量。这里的方向
不同于矢量的方向，是为了描述的方便人为规定的。比如：在一个闭合回路中，我们规定
正电荷的移动方向为正方向，它的值用正值来表示，与它方向相同的就是正值，与它方向
相反的就是负值。或者先规定一个环绕方向作为正方向，那么正值表示电流方向与规定方
向相同，负值表示电流方向与规定的正方向相反。再如：磁通量φ的正负表示磁感线穿过
平面（或曲面）的方向关系。平面（或曲面）均有一个法线方向n，正值表示磁感线沿法
线方向一侧穿过此面，而负值表示沿法线反方向一侧穿过此面。
2.表示标量的相对性
在物理上，有些物理量具有相对性，它们的值与零参考位置的选取有关，正值表示比
零参考位置的值大，负值表示比零参考位置的值小，这些物理量的正
负表示一种相对的大小关系。在选定了零参考位置后了零参考位置后，重力势能Ep、
电势U、电势能Ep就会出现正负值。如：
某一物体在不同位置的重力势能分别为Ep1＝2J、Ep2＝1J、Ep3＝－2J、Ep4＝－10J，
则Ep1＞ Ep2 ＞Ep3 ＞Ep4。如：某电场不同点的电势分别为U1＝3V、U2＝2V、U3
＝－1V、U4＝－2V ，则U1＞U2＞U3＞U4 。如：同一电荷在电场中不同位置的电势能
分别为：Ep1＝3J、Ep2＝2J、Ep3＝－1J、Ep4＝－2J，则Ep1＞Ep2＞Ep3＞Ep4。
3.表示标量所代表的作用效果相反
在物理学中，在有的过程中，标量用正负表示相反的作用效果。如：热力学第一定律
W十Q＝ΔU。外界对物体做功，W取正值；物体对外做功，W取负值。物体吸热，Q取
正值；物体放热，Q取负值。内能增加，ΔU取正值；内能减少，ΔU取负值。物体在外力
的作用下运动，力对物体做功，有正负之分，正值表示动力做功，它促进物体的运动；负
值表示阻力做功，它阻碍物体的运功。
4.表示标量具有相反的性质
正电荷、负电荷是表示两种性质相反的电荷。几何光学的成像公式，对V值规定为实
正虚负，表示两种相反的成像现象；对f值，规定为凸正凹负，表示当使用凸透镜时，f为
正值，使用凹透镜时，f为负值。
三、其它情形
1.表示“范围”意义
如：用示波器观察交流电的波形时，电源电压在220V±l％以内，则电源电压在222.2V
与217.8V之间。
2.表示“相撞”意义
1989年初投入运行的高能粒子加速器――北京正负电子对撞机，能使电子束的能量达到
2.8+2.8GeV。其中的“+”表示能量为2.8GeV正电子与能量为2.8GeV负电子相互碰撞
的意义。
3.表示“同步极性”意义
示波器当同步极性选择开关置于“＋”位置时，正弦曲线从正半周开始；置于“－”
位置时，正弦曲线从负半周开始。
另外，还有一些物理量不能冠以负号。如密度、质量、时间，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
s=v0t+at2/2解题时出现t1=10秒，t2 =－20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。
综上所述可见，正负号在物理学中的运用，要根据其所表达的物理意义的需要，区别
各种不同的情况来正确灵活地使用，才不至于造成理解或运用上的混乱。
(作者单位：河南省灵宝市第一高级中学)
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