浮力

現在我們就來做一個簡單實驗，找出浮力的原理吧！ 1.如下圖(a)，金屬圓柱掛在彈簧秤下，記錄圓柱的重量。

2.如下圖(b)，燒杯裝適量的水，將金屬圓柱浸入水中一半，將 ... 可愛的同學們！在游泳池裡面，你是否覺得自己好像變輕了？ 在水中拿東西也比較容易，好像水「幫」了你的忙，怎會這樣呢？ 這是因為物體在水中時，水給予物體一個向上的作用力，這個作用力稱為浮力。

而浮力與物體所受重力相反，所以物體就變輕了， 故「浮力」也等於物體在水中減輕的重量 那為什麼鐵塊與石頭均會沈入水中，但鐵做成的船卻可航行於大海中？ 現在我們就來做一個簡單實驗，找出浮力的原理吧！   1.如下圖(a)，金屬圓柱掛在彈簧秤下，記錄圓柱的重量。

2.如下圖(b)，燒杯裝適量的水，將金屬圓柱浸入水中一半，將彈簧秤讀數記錄於下表。

3.如下圖(c)，再將金屬圓柱完全浸入水中，但不可碰觸燒杯底部，將彈簧秤讀數記錄於下表。

4.在另一燒杯中配約500ml飽和食鹽水。

5.如下圖(d)，再將金屬圓柱完全浸入鹽水中，但不可碰觸燒杯底部，將彈簧秤讀數記錄於下表。

                圓柱在空氣中的重量=  30  gw，圓柱體積=1 0   cm3     圓柱沒入液中情形 彈簧秤讀數(gw)    減輕重量（浮力）(gw) 圓柱浸入水中一半  25 5 圓柱完全浸入水中 20 10 完全浸入鹽水中 18 12 ～～～～～～～～～～～～～～～～實驗討論～～～～～～～～～ 1.金屬圓柱浸入水中一半與圓柱完全浸入水中，所受浮力有何不同？ Ans:圓柱完全沒入水中所受的 浮力是圓柱浸入水中一半的兩倍， 2.圓柱完全浸入水中和鹽水中，所受浮力大小有何不同？ Ans:圓柱完全沒入水中和鹽水中，所受浮力以鹽水較大，因為排開的液體體積相等時，鹽水的密度大，則在鹽水中所受的浮力就較大。

影響浮力的因素: 1﹒圓柱沒入水中或鹽水中都受有浮力。

2.圓柱浸入水中的體積愈大，重量就減輕愈多，也就是所受的浮力愈大，可 見浮力與物體沒入液體中的體積有關。

3.圓柱沒入水中與鹽水中的體積相等，但是圓柱在鹽水中所受的浮力較大。

因此浮力和所排開的液體密度有關。

4.當物體沒入液體中的體積相等時，密度愈大的液體，所給子物體的浮力 也愈大。

5.位於以色列東南邊境的死海，為一沒有出海口的內海，水中因含鹽量高 ，人可以靜止浮於水面，而無沈沒之虞。

　 一、浮力：物體在水中時，水給予物體一個向上的作用力， 這個作用力稱為浮力。

二、浮力的因素：　1.物體沒入液體中的體積。

　2.液體的密度。

三、浮力的計算公式：  　浮力=物體沒入液體的體積X液體密度 　B=V沒入液體部分xD液體密度 　 　浮力=物體沒入液體後所排開的液體重 四、當地球引力=浮力時，即達到兩力平衡，故船會浮在水上。

五、物體在水中會減輕重量，這是因為浮力會抵消部分物體的重量所致。

物體在空氣中重－浮力=物體在水中重　　W空氣－B=W水中 六、物體在水中的浮沈：　 1.物體可浮在水上：　　                D物體＜D水。

  2.物體可停留在水中任一地點　　D物體＝D水。

　 3.物體沈入水中：　                       D物體＞D水。

七、人會沈入海水中，但是卻會浮在密度很大的死海上，因為                                                         D人體＜D死海的水  八、浮力不僅只存在液體，也存在氣體。

例如，一般我們說汽球會飄上天空，其實應該說汽球浮在空氣上 　 公式用背的會忘記!唯有以理解的方式才能永遠記得且能應用 想想看：1.鐵塊放入水中就會下沈，但輪船的很多部分是由鋼鐵做成的，為什麼還能浮在水面上呢？ 參考答案 答：鐵塊的密度大於水的密度，故會沈入水中，輪船雖然是由　　鋼鐵做成的，但是其中是空心的，故沒入水中部份的密度　　是船殼的鋼鐵和內部的空氣的平均，其相對密度就小於海　　水，所以自然能浮在水上。

但是若船觸礁，海水留入船艙 　　內，那平均密度自然大於海水，船就會下沈了。

2.體積相同的鋁塊和鐵塊一起沒入水中，何者所受到的浮力較大？ 參考答案 答：體積相同的鋁塊和鐵塊一起沒入水中，它們所排開的水的體自然也是相同的，那所受的浮力自然也是相同的。

　　 浮力概念 1.物體浮在水面，是因為它是中空的。

2.物體浮在水面，是因為它所受的浮力大於它的重力。

3.水越多的話，物體在水中，浮出的體積越多。

4.物體浸在水中時，物體頂部所受水的下壓力等於其底部所受向上的壓力。

5.物體浸在水中時，物體頂部所受水向下的作用力和物體所受水的浮力剛好抵消。

6.熱氣球充滿空氣時會上升是利用熱空氣向上升的原理，和浮力無關。

　阿基米得浮力原理 物體在液體中所受的浮力=物體浸在液體中相同體積的液體重 　你只要知道各物理公式或定律的道理，自然很容易記得！ 如果光靠死記！太辛苦了！ 物理原來就是要瞭解/探索自然界運行的道理！ 當我們依循自然界的法則做事時會最有效率！ 同樣的我們若順著其本質去學習物理！也會更有效率！ 水壓與浮力　 圖中有一桶水， 由於水靜止不動。

因此我們相信 水中各處皆處於力平衡狀態 水的密度ρ，水的體積=A×h 方塊區域內的水由於受重力作用 方塊區域內水的重量w=ρAhg g為重力場強度，則 向下作用力=P0×A+ρAhg 向上作用力=P1×A 力平衡作用力相等 P1×A=P0×A+ρAhg 方塊區域內的水 水平面的截面積為A 高度為h 上下壓力分別為P0,P1 向上與向下作用力的差(合力大小） =方塊區域內的水重 P1×A-P0×A=ρAhg （左右除以面積A） 所以壓力差P1-P0=ρgh 若是將剛才方塊內區域內的水 改換為其他物質。

則由於水中壓力P0與P1並未改變 因此向上與向下作用力的差 仍 等於方塊區域內水重 也就是此物質所受的淨力 我們稱之為該物質所受的浮力 因此物質在水中所受的浮力 等於物質所排開等體積水重 原來區域是水時，作用力差=區域內的水重 若物質的密度小於水，則同體積物質比水輕，因此物質會浮起來 若物質的密度大於水，則同體積物質比水重，因此物質會沈下去 將水改為其他液體，則只要將水的密度改為液體的密度！ 因為不論物質形狀為何，將該物質換為等體積液體時， 永遠維持力平衡狀態，因此 物質在液體中所受的浮力=物質所排開等體積液體重！ 將物體浸在液體中的體積改為相同體積的液體 則此體積內液體與四周的液體必然達成(靜力)平衡 四周液體對和物體同體積區域內的液體所施加的力 等於該體積內的液體重,也就是物體所受的浮力. 想通了嗎! 若物體的重量大於相同體積的液體重(物體密度大於液體密度) 則物體所受浮力小於物體的重力,故物體會下沉. 若物體的重量小於相同體積的液體重(物體密度小於液體密度) 則物體所受浮力大於物體的重力,故物體會上升. 　 這樣的解說方式，是否更容易記得阿機米得原理呢？ 　 改編自作者：國立台灣師範大學物理系 黃福坤