Transcript 6-5浮力
6-5 浮力 浮力 浮力的定義 物體在液體中，液體給予物體有一個「向上」的 作用力，這個作用力稱為「浮力」。 浮力 浮力的方向 由於浮力的方向與物體所受的地球引力的方向相 反，所以會支撐物體的部份重量，因此物體在液 體中秤起來會比較輕。 浮力 浮力的原理 由於物體上下表面在液體中的深度不同，液體對 物體上下表面所施的壓力大小也不同，因此對物 體產生向上的作用力，就是浮力。 浮力 浮力 ＝物體在液體所減輕重量 ＝物體在空氣中的重量（W1）－物體在液體重量（W2） 浮力的測量 1.利用彈簧秤，測量石塊的淨重。 2.將石塊緩慢放入水中，並觀察彈簧秤讀數變化 3.石塊沒入水中的體積越大，彈簧秤的讀數越小 影響浮力的因素 A.物體沒入液體的體積 物體沒入液體中的體積愈大，重量就減輕愈多， 也就是物體所受的浮力愈大；所以浮力和「物體 沒入液體中的體積大小」有關。（如乙、丙兩圖） 影響浮力的因素 B.液體的密度 物體沒入不同的液體中，當沒入液體的體積相同 時，發現液體的密度愈大，物體重量減輕的愈多， 也就是物體所受的浮力愈大；所以浮力和「液體 的密度大小」有關。（如丙、丁兩圖） 阿基米得原理 浮力原理（阿基米德原理） 浮力大小的觀念是由阿基米德提出，我們稱為阿 基米德原理。 物體在液體中所受的浮力，恰等於物體所排開的 液體重量，此種關係稱為阿基米德原理或浮力原 理。 阿基米得原理 浮力原理（阿基米德原理） 阿基米得原理 ＝物體在液體所減輕重量 ＝W空氣中 － W液體中 ＝物體在液體中所排開的液體重量 ＝物體在液面下的體積 × 液體的密度 迷你練習 浮力計算 一金屬塊懸吊於彈簧秤時，彈簧秤讀數為8.0gw。 1. 今將金屬塊完全沒入水中，彈簧秤讀數顯示為6.0gw 則金屬塊所受浮力為 2 gw； 金屬塊體積為 2 cm3；密度為 4 g/cm3。 迷你練習 浮力計算 一金屬塊懸吊於彈簧秤時，彈簧秤讀數為8.0gw。 2. 今將金屬塊改沒入甲液體中，彈簧秤讀數變為6.4gw 則甲液體密度為 0.8 g/cm3。 將金屬塊改沒入乙液體中，彈簧秤讀數變為.4.0gw， 則乙液體密度為 2 g/cm3。 浮體與沉體 浮力與重力 A.地球引力＞浮力時，物體會往下沉至底部。 浮力 浮力 浮力 重力 浮力 支撐力 重力 重力 重力 浮體與沉體 浮力與重力 A.地球引力＞浮力時，物體會往下沉至底部。 浮力 支撐力 重力 浮體與沉體 浮力與重力 B.地球引力＝浮力時， 物體可停留在液中的任何位置。 浮力 浮力 支撐力 重力 重力 浮體與沉體 浮力與重力 C.地球引力＜浮力時， 物體會往上浮起，直到浮力和地球引力相等 時才停止 浮力 浮力 浮力 重力 浮力 支撐力 重力 重力 重力 沉體 > 懸浮 密度關係 D物體 浮沉情形 完全沉入液中 原因 物重 > D液體 浮力 D物體 = 浮體 D液體 在液體內隨處靜止 物重 = 浮力 D物體 < D液體 浮出液面 物重 = 浮力 圖示 受力 向上：浮力.支撐力向上：浮力 向下：重力 向下：重力 向上：浮力 向下：重力 迷你練習 沉體所受浮力 如右圖，若甲.乙.丙三沉體密度分別為 1.2g/cm3；2.4 g/cm3；3.6 g/cm3 體積皆為50cm3，則： 1.甲.乙.丙質量大小： 甲＝ 60 ；乙＝ 120 ；丙＝ 180 。(g) 2. 甲.乙.丙所受浮力大小： 甲＝ 50 ；乙＝ 50 ；丙＝ 50 。(gw) 3. 缸底對甲.乙.丙的支撐力大小： 甲＝ 10 ；乙＝ 70 ；丙＝ 130 。(gw) 迷你練習 浮體所受浮力 如右圖，若甲.乙.丙三浮體密度分別為 0.8g/cm3；0.6 g/cm3；0.4 g/cm3 體積皆為50cm3，則： 1.甲.乙.丙質量大小： 甲＝ 40 ；乙＝ 30 ；丙＝ 20 。(g) 2. 甲.乙.丙所受浮力大小： 甲＝ 40 ；乙＝ 30 ；丙＝ 20 。(gw) 3. 甲.乙.丙沒入水面下體積大小： 甲＝ 40 ；乙＝ 30 ；丙＝ 20 。(cm3) 迷你練習 物體所受浮力 如右圖，若甲.乙.丙三物體密度分別為 2.0g/cm3；1.0 g/cm3；0.5 g/cm3 體積皆為50cm3，則： 1.甲.乙.丙質量大小： 甲＝ 100 ；乙＝ 50 ；丙＝ 25 。(g) 2. 甲.乙.丙所受浮力大小： 甲＝ 50 ；乙＝ 50 ；丙＝ 25 。(gw) 3. 甲.乙.丙沒入水面下體積大小： 甲＝ 50 ；乙＝ 50 ；丙＝ 25 。(cm3) 浮力討論 A.浮力僅與沒入液面下的體積和液體的密度有 關。物體在同一種液體中，所受的浮力大小 與物體的重量、深度無關。 B.浮體因浮力與地球引力相等，所以浮體在液體 中測定重量時，其結果為零，即在液體中測不 到重量。但不論是沉體或是浮體，在液體所受 的地球引力和其在空氣中所受的地球引力相 同。 浮力討論 C.冰的密度比水小，故會浮在水面，當冰塊完全 熔化為水時，水面不變；此乃因冰沉入水中的 體積和冰熔化為水的體積相等。 若把冰放入某液體中， 當液體密度大於水， 則冰沉入的體積較小，熔化後液面上升； 當液體密度小於水， 則冰沉入的體積較大，熔化後液面下降。 浮力討論 D.物體在空氣中也會因排開空氣造成空氣浮力的 作用，如空飄氣球、熱氣球、祈福用的天燈， 都是利用氣球內的氣體密度比外邊的空氣密度 小，因此空氣的浮力大於氣球或天燈的重量而 飄向空中。大部分在陸地上的物體重量都比所 受的空氣浮力大得多，所以空氣浮力就常常被 忽略了。 迷你練習 浮力討論A 一人與三人分別在同一艘小船內： (1)何者所受的浮力較大？ 三人，浮體，所受重力＝浮力 (2)何者沒入在水面下的體積較大？ 三人 (3)若船上的人數愈來愈多時，在什麼情況下小 船會沉沒？ 當船的浮力<重力 (水面超過船身，船進水，浮力變小) 迷你練習 浮力討論A 1.當一艘輪船由淡水河流進入大海中其船身會下 沉一些或是上浮一些？ 上浮 浮力＝液面下體積 X 液體密度 浮力不變，密度增大，液下體積下降 2.當潛水艇浮在水面和完全潛入水中，何時的浮 力較大？正在往下潛航過程中的浮力如何變 化？ 下降過程中浮力漸增，完全潛入水中浮力最大 迷你練習 浮力討論A 將削好的蘋果和芭樂放入鹽水中，發現蘋果浮在 水面，而芭樂沉在水中，如圖所示。 下列關於上述現象的敘述，何者正確？ (A)芭樂的密度大於蘋果的密度 (B)蘋果的體積大於芭樂的體積 (C)芭樂的質量大於蘋果的質量 (D)芭樂的密度小於鹽水的密度 Ａ 迷你練習 浮力討論A 將甲、乙、丙三個體積相同的雞蛋投入均勻的食 鹽水中，平衡後雞蛋靜止於鹽水中的位置如圖。 則三個雞蛋所受浮力大小順序為何？ 乙＝丙＞甲 迷你練習 浮力討論A 如圖所示，將一鋁塊先後放入密度如下表的 甲、乙、丙三液體中，鋁塊所受的浮力分別為 F甲、F乙、F丙，則其大小關係為何？ F乙＞ F甲＞ F丙 迷你練習 浮力討論A 1.同一體積的金塊與鐵塊沒入水中，所受的浮力 何者較大？（金的密度較大）二者在水中所秤 得的重量哪個大？ 1.一樣大 2.金大 2.相同的鐵塊在水面下5公分與水面下10 公分處 所受的浮力何者較大？ 一樣大 3.等重的金塊與鐵塊沒入水中，所受的浮力何者 鐵塊大 較大？ 迷你練習 浮力討論B 1.將一體積20cm3的冰塊放入底面積10cm2，水高 16.8 15cm的水杯中，則水面變為＿＿＿＿＿cm。 （冰塊密度0.9g/cm3） 16.8 當冰塊溶化，水杯的水面變為＿＿＿＿＿cm。 2.若將相同冰塊放入密度為2 g/cm3液體中，則液 15.9 面變為＿＿＿＿＿cm。 16.8 當冰塊溶化，水杯的液面變為＿＿＿＿＿cm。 (假設此液體與水可互溶)