中学物理量正负号例析

中学物理量正负号例析　　在中学物理课学习中，由于涉及正负号的物理量和运算公式较多，其符号的规定方式又各出一辙，再加上学生对正负号的数学意义又具有较深的思维定势，导致学生对认识和运用物理量的正负号会产生不少困难和错误。所以要求我们在教学中注意总结其特点，指出一些常见错误，相信将有利于学生更好地学习物理知识。一、　常见几种不同意义的正负号　　1、表示方向的正负号此类物理量的正负号是用以表示物理量方向与指定物理量正方向相同或相反，并不表示物理量的大小。例如物体受两个力F1=2N，F2=－3N。说明F1方向与规定正方向相同，大小为2N，而F2方向与规定方向相反，大小为3N，特别应注意，不存在F1>F2（即正数大于负数）的意思。中学物理课中所学矢量如：力、加速度、动量、冲量等的正负号都属于这种类型。　　2、表示大小意义的正负号此类物理量的正负表示比零值大或小的意义，即等同于数学代数课中的正数大于负数的意思。例如：电场中两点A、B的电势为UA=3V，Ub=－4V，表示A点电势比零电势点高3伏，B点电势比零电势点低4V，即UA>Ub。中学物理中所学习的重力势能、电势能、电势、摄氏温标等物理量都属于这种类型。　　3、表示特殊意义的正负号此类物理量的正负号是我们人为或习惯赋予的，用来表示相反的物理现象、性质、过程。既不表示方向，也不表示大小的含义，常见的有下面几种：　　1)正电荷、负电荷是表示两种性质相反的电荷。　　2)力做正功，表示力对物体运动起推动作用；力做负功表示力对物体运动起阻碍作用；　　3)热力学第一定律△E=W+Q中，对于Q的正负意义，我们用“正”表示吸热，用“负”表示放热。对于W的正负意义，如外界对气体做功，W取“正”；气体对外界做功，W取“负”；　　4)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（高考不要求）。二、实际解题时正负号的处理方法　　物理量的正负号表示的物理意义差别较大，当物理量引入公式运算时，有的需要带符号代入公式，有的不必带符号。对此加以归纳总结，有利于物理量正负号的正确运用，常见的有下列几种处理方法。　　1、中学物理中，所应用公式有涉及加减计算的，一般都应带符号计算。如运动学中三个公式：Vt=Vo+at，S=Vot+1/2at2，Vt2－Vo2=2as，牛顿第二定律，动量定理，动量守恒定律，动能定理等等。　　2、有些公式只有物理量的乘除运算,而不包含加减运算，运算结果的大小不受各量正负的影响，可以按绝对值带入运算。如E=F/q；f=qvB；F=BIL；W=qU；C=Q/U等等。结果的正负依据相应规则判断即可。　　3、如果在具体解决问题时，碰到有些物理量的方向难以确定，也即难以确定其正负值。在这种情况下，可假设物理量为正值带入计算，最终以计算结果再作结论。例：轻杆AB长1m，两端各连接质量1Kg的小球，杆可绕距B端0.2m处的O端在竖直平面内转动，设A球转到最低点时速度为4m/s，则此时相干对O轴的作用力为多大？　　分析：解题时必须先分析A、B两球的所力情况，其中B球可能受到杆的拉力，也可能受到杆的支持力，在这种情况下，不妨设B球受到杆的拉力，即与重力同方向，然后按规定符号带入运算，这并不影响解题结果。（详解略）三、学生对物理量的正负在认识上和运用上常见的错误　　1、忽视了矢量的方向。矢量是有方向的物理量，许多实际问题中，命题者有意只提供矢量的大小，而方向不明确，学生在解答时经常只注意某一方向，而忽视了另一种方向可能性，造成解答不完整或错误。　　例：一物体做匀变速直线运动，某时刻速度大小为4m/s，1秒后速度大小变为10m/s，在这1秒内该物体的：A、位移的大小可能小于4m；B、位移的大小可能大于10m；C、加速度的大小可能小于4m/s2；D、加速度的大小可能大于10m/s2。　　2、正负号的物理意义与数学概念混淆。由于代数学知识的干扰，在学生头脑中已形成“正数大于负数”这一思维定势，所以经常会出现如下错误，如对加速度的下列三个值a1=4m/s2，a2=－2m/s2，a3=－7m/s2，有相当一部份学生会认为a1>a2>a3，不能正确地比较其大小。　　3、对物理学中“增量”的误解。物理学中常用“增量”表示物理量的变化，如速度增量，动能增量，内能增量等等。但学生常常把增量与正值联系在一起，错误地认为增量一定是正值，是增加量。对于增量为负值的情况，思维上总是不顺畅。　　4、公式中的加减号与物理量的正负号混淆。在应用公式F·t=mvt－mv0中，当mv0为负值时，有的学生误认为公式中的减号就是该mvo的负号，所以不再用负值代入，造成错误。