6-4 浮力浮力浮力浮力

6-4 浮力

浮力

物體在液體中減輕的重量

【學習單 1 】觀察浮力的存在

 請觀察實驗結果回答下列問題：

【學習單 1 】

 1. 懸吊在彈簧秤下端的砝碼重為 公克重。

 2. 將一懸吊在彈簧秤下端的 100 公克重砝碼沒入 水中，會發現彈簧秤下端沒入水中的砝碼重為

公克重。

 3. 請問物體在水中重量變化為何？

 4. 定義物體在液體中減輕的重量稱為浮

力。則砝碼在水中承受的浮力為 克重

，

浮力的方向為何？

 5. 根據實驗結果請寫下實驗觀察結論。

答：

【學習單二】探討影響浮力的因素 請觀察實驗結果回答下列問題：

 把等重的黏土塊和金屬塊分 別懸吊在自製桿秤的兩端，

桿秤呈平衡。

 此時黏土塊與砝碼質量相等

。

5

【學習單二】

 將金屬塊沒入水中，

桿秤往

塊的一端下傾

，這表示沒入水中的 金屬塊變 。

 由以上觀察可知，沒 入液體中的金屬塊除 了重力外，還受到一 個向

的作用力。

6

【學習單二】

 將黏土塊沒入水中，則 桿秤往

塊的一端下傾，這 表示沒入水中的黏土塊 變 。

 由以上觀察可知，沒入 液體中的黏土塊除了重 力外，還受到一個向 的作用力。

7

【學習單二】

 4. 將金屬塊和黏土塊皆沒入水中，則桿秤往 塊的一端下傾，

這表示哪一個物體承受的浮力較大？

 5. 黏土塊與金屬塊質量相等，但兩者的體積何者較大？

 6. 由 4 和 5 可以推論沒入水中體積較大者其承受的浮 力較大？

 7. 根據實驗結果請寫下實驗觀察結論。

8

【學習單 3 】探討影響浮力的因素

 1. 以彈簧秤秤取石塊重量，記錄於表格中。

 2. 如圖容器側邊有開口，將石塊沒入水中，記錄排 出水的重量和彈簧秤秤取石塊沒入水中重量。

 3. 將石塊以金屬塊、木塊取代，重複上述測量。

【學習單 3 】

 實驗結果 

物體重量

( 克重 ) 浮體或沉體 物體沒入水 中重量 ( 克重 )

物體所受浮 力

( 克 重 )

排出水的重 量

( 克重 ) 石塊

金屬塊 木塊

【學習單 3 】

4. 根據實驗結果請討論物體所受浮力和排開的水重 有何關係？

答：

5. 物體沉入水中時浮力和物重大小有何關係？

答：

6. 物體浮出水中時浮力和物重大小有何關係？

答：

4

由物體的位置

判斷與液體的密度差異

 當物體密度大於液體密度時

，物體在液體中會下沉，此 時物體所受到的浮力小於物 體的重量

◦ 在水中放入一個雞蛋，會發現雞蛋沉 入水中，此時雞蛋受到水的浮力小於 雞蛋的重量。

物重＞浮力 表示 物體密度＞液體密度

 當物體密度等於液體密度時，物 體可靜止於液面下任何位置，此 時物體所受到的浮力等於物體的 重量

◦ 在水中慢慢加入食鹽，使其溶解，當食鹽 水密度與雞蛋密度相同時，雞蛋可靜止於 液面下的任何 位置，此時雞蛋所受的浮 力等於雞蛋的重量。

物重＝浮力 可能表示 物體密度＝液體密度

 當物體密度小於液體密度時，物體 在液體中會浮於液面而靜止，此時 物體所受到的浮力等於物體的重量

◦ 繼續溶解食鹽於水中，當食鹽水密度大於雞蛋 的密度時，雞蛋會浮於液面而靜止，此時雞蛋 所受的浮力亦等於雞蛋的重量。

◦ 由 B ＝ V × D 可知，食鹽水密度增加後，被排 開液體的體積必須變小，因此雞蛋會浮出液面。

物重＝浮力 可能表示 物體密度＜液體密度

 在中東的死海，因為海水密度大於人體的平均密度，所以

浮力

人可以輕鬆的浮在海面上（圖 6-45 ），非常特別！

浮力的產生

 當物體液體的某一深度時，液體對 物體左、右表面所產生的壓力相同

，互相抵消。

17

向左壓力＝

向右壓力

浮力的產生

 但是液體對物體上、下表面所施的 壓力卻不相同，因此對物體產生向 上的作用力，此作用力稱為浮力。

18

向上壓的力－向下壓的力＝浮力

浮力

 由兩力平衡的觀點來看，船與 保麗龍板受有向下的重力作用

，因此，物體在液體中受到一 個向上的作用力。

 沉入液體中的物體也受到此力 作用，使物體在液體中的重量 減少，減少的重量即為物體所 受的浮力。

原本重量 50gw

液體中浮力 20gw

在液體中合力為 30gw 。 方向往下沉，屬於沉體。

＝

以力平衡來看 『 沉體 ^』

以力平衡來看 『 浮體 ^』

原本重量 50gw

液體中浮力 50gw

在液體中合力為 0gw 。

靜止在液面上，屬於浮體。

＝

阿基米德原理

又稱為浮力原理

 阿基米得原理，又稱為浮力原理

◦ 物體在液體中所受的浮力，等於該物體所排開的液 體重量，此關係早在兩千多年前即由希臘哲學家阿 基米得 ( Archimedes, 287 ～ 212 B.C. ) 提出，稱為阿基米得原理，又稱為浮力原理：

◦ 浮力以 B 表示，其單位與重力的單位相同，即公 斤重 (kgw) 或公克重 (gw) 。

◦ 物體所排開的液體質量可由被排開的液體體積 V

，乘以液體密度 D 表示，而質量 1 g 的物體受到 重力為 1 gw ，故物體所受浮力大小為 V × D ， 單位為 gw 。

※

※

沉體的浮力計算

請利用

合力計算

與

B ＝ V

× D

浮力公式總整理

浮力＝物體在液體中所減輕的重量 ＝被排開的液體重量

＝被排開的液體體積 × 液體密度

B ＝ V

× D

 如圖，有一物體的體積為 10 cm³ ，密度為 1.2 g/cm³ ，放入水中後，請問物題所受到的浮力為 何 ? 【水的密度為 1 g/cm³】

步驟 1 ：該物體為沉體，表示 重量＞浮力。

步驟 2 ：計算浮力，利用

B

× D

＝ 10 gw

 阿基米德曾幫國王測試王冠是否為純金製做的。現在有 一頂重 8800 公克的王冠，測得在水中重 8300 公克，已 知金的密度為

20 g ／ cm³ 。請判斷此頂王冠是否為純金製做的？

王冠在水中所受浮力為 8800 － 8300 ＝ 500 （ g w ），

B ＝ V×D ， 500 ＝ V×1 ， V ＝ 500 （ cm³ ），

王冠密度＝ 　 8800 ／ 500 　＝ 17.6 g ／ cm³

，

與金的密度 20 g ／ cm³ 不同，

因此，此頂王冠並非純金製做的。

參考 解答

一個 100 公克重、不溶於水的物體，在水中為 60 公克重，改放到食鹽水中，秤得 52 公克重，

如圖 ( 甲 ) 、 ( 乙 ) 、 ( 丙 ) 所示。試求：

(1) 此物體體積為多少？

(1) 設物體體積為 V cm³ ，

浮力＝被排開的液體體積 × 液體密度，

100 － 60 ＝ V×1 ， V ＝ 40 cm³ 。

參考 解答

(2) 食鹽水密度為多少？

設食鹽水密度為 D g ／ cm³ ，已知圖 ( 丙 ) 中物體所 受浮力為 100 － 52 ＝ 48 （ gw ），代入公式 B ＝ V

× D ，

48 ＝ 40 × D ，可得 D ＝ 1.2 ( g ／ cm³ ) 。

參考 解答

浮體的浮力計算

請利用

合力計算

與

B ＝ V

× D

步驟 3 ：回答題目

A ：物體的浮力為 8 gw

A ：物體在水面下的體積為 8 cm³

 如圖，有一物體的體積為 10 cm³ ，密度為 0.8

g/cm³ ，放入水中後，請問物題所受到的浮力為何 ? 物體在水面下的體積為何？【水的密度為 1

g/cm³ 】

步驟 1 ：該物體為浮體，表示 重量＝浮力。

步驟 2 ：計算浮力，利用

B ＝物體重量＝ V _{液面下體積} × D _液體的密

度

＝ 10 × 0.8 ＝ V _{液面下體積} × 1

浮力的其他例子

熱汽球 死海

浮力

 物體在空氣中也受到空氣浮力的 作用，熱氣球（圖 6-46 ）和天燈 是利用浮力而上升，潛水艇是利 用海水的進出來調整潛水艇的平 均密度，藉以控制潛水艇的浮沉。