单元主题浮力.doc

理化上課內容提要 編授：Jim 單元主題：浮力 【 第54節：浮力 】v 浮力的意義與成因1.浮力： （1）意義：物體進入液中，所 的重量 （2）浮力成因： 物體進入液中（不論沉、浮體），即受方向 的作用力 浮力的方向恆 ，浮力常用的符號 。 浮力源自於物體進入液中所受的 。（ ）亞基米得 Archimedes 西元前287212年v 解浮力問題的途徑1.亞基米得原理（浮力原理）： （1）公式推導： 浮力源自於物體進入液中所受的 。（ ） 推導過程：假設正方體邊長h cm、底面積為 A cm2，液體密度 d 向上總力F2 gw。 向下總力F1 gw。 左、右側總力 。 浮力上、下總力之合力 （2）驗證實驗： 塑膠空筒與金屬圓柱裝置：空筒內體積金屬圓柱體積 金屬體積的一半進入液中時的浮力 。 金屬體積全部進入液中時的浮力 或 。 實驗發現： ； ； 。圓柱空筒 木塊置入磅秤上已裝滿液體的杯中，彈簧秤讀數變化 。（3）浮力物體沉入液中的體積 液體的密度 。 （4）影響浮力的因素： 物體沉入液中的體積：在相同液體中，沉入液中體積愈大，浮力愈 。 液體的密度： 物體在液中體積相同時，液體密度愈 ，浮力愈大。2.解浮力問題的途徑：先判斷物體為沉體或浮體 （1）第一個途徑： （ ） 物體為沉體時：物體密度 液體密度 進入液中，沉體重量 。（ ） 浮力重量與浮力之 。（ ） W1：物體的重量 W2：物體在液中的重量 物體為浮體時：物體密度 液體密度 進入液中，浮體重量 。（ ） 浮力 。 （ 浮體原理） W1：物體的重量 W2：物體在液中的重量（2）第二個途徑： （ ） 物體為沉體時：沉入液中的體積 。 物體為浮體時：沉入液中的體積 。浮體沉體v 浮力的應用1.浮力的應用： （1）熱氣球與天燈的上昇： 當物體平均密度 空氣密度時，則物體浮力 物重 （2）潛水艇的浮沉：以海水進出，來調整艇的 控制沉浮。 下沉時：要 海水，艇重增加，平均密度 。 上浮時：要 海水，艇重減輕，平均密度 。 當艇身全在液面下時，下沉或上浮過程的浮力 。 （3）人可浮於中東的死海： 人體平均密度 海水密度 人之體重 人所受浮力 （4）鐵塊會沉、鐵製輪船會浮： 鐵船有許多中空部份，使鐵船平均密度 水的密度 （5）魚類利用 控制沉浮： 上浮時：魚鰾 ，身體體積 ，浮力 ，平均密度 。 下沉時：魚鰾 ，身體體積 ，浮力 ，平均密度 。2.浮力的應用示意圖：魚鰾鐵重量浮力Bv 浮力精選範例1.有一54 g的鋁塊，密度為2.7 gcm3，則： 將它放入水中，鋁塊所受浮力為 gw。 鋁塊在水中的重量 gw。2.有一60 g的木塊，密度為0.6 gcm3，則： 將它放入水中，木塊所受浮力為 gw。 木塊在水中的重量 gw。 木塊液面上與液面下的體積比 。 欲使木塊全部沉入水中，則至少需要施力 gw。 圖(一) 圖(二) 圖(三)3.將一裝水的燒杯置於磅秤上，燒杯與磅秤指針的刻度如下圖(一)。若將甲物體放入燒杯內，甲沉入水中，燒杯與磅秤指針的刻度如下圖(二)；再放入乙物體時，乙浮在水面，燒杯與磅秤指針的刻度如下圖(三)，則： 甲物體的重量 gw，體積 cm3，密度 g / cm3，所受浮力 gw。 乙物體的重量 gw，在液面下的體積 cm3，所受浮力 gw。4.甲、乙、丙三物體的密度分別為 0.1、0.5、0.9 g/cm3，置入水中時，如左下圖，則如何區分這三者物體？（標示甲、乙、丙）5.將甲物體放入液體中，如附圖所示。若甲的質量為80g，體積為100 cm3，則甲在液面下的體積占本身體積的幾分之幾？ 。6.一木塊置於密度為2.0 g/cm3的液體 A，其體積的四分之浮出液面，若改置於另一液體 B中時，木塊浮出其體積的五分之二，則： 木塊在液體 A 及液體 B 中，何者所受浮力最大？ 。 液體 B 的密度為多少g/cm3？ g/cm3。 浮體若改置入密度更大的液體時，其沉入液中的體積愈 。7.一艘船，由淡水河駛入海水時，則回答下列問題： 浮力變化？ 。 沉入液中的體積變化？ 。 若此船駛入海中，遇暴風而沉沒，則沉入海中前後的浮力變化？ 。8.有一物體在空氣中的重量是200 gw，沉入水中後的重量是160 gw，則： 該物的密度是 gcm3。9.已知有四個不溶於水的物體甲、乙、丙、丁，其質量與體積如附表所示，如果將這四個物體置入1公升的水中，則完成下表：質量 g體積cm3浮力gw排開的水重 gw在液中重量 gw體積 cm3沉浮液面下液面上甲180300乙400300丙100120丁60015010.鋁塊（密度2.7gcm3）和鐵塊（密度7.8gcm3），回答下列問題： 若二者體積相同，置於水中時，所受浮力何者最大？ 。 若二者質量相同，置於水中時，所受浮力何者最大？ 。 若二者體積相同，置於水銀中時，所受浮力何者最大？ 。 若二者質量相同，置於水銀中時，所受浮力何者最大？ 。 若二者體積相同，置於密度為5gcm3的液體中時，所受浮力何者最大？ 。 若二者質量相同，置於密度為5gcm3的液體中時，所受浮力何者最大？ 。 圖（一） 圖（二）11.（ ）實驗裝置如附圖(一)所示。磅秤測得裝滿水的水槽重量為500 gw。若在水槽中緩 慢放入一個體積為50 cm3，重量為30 gw的木塊後。有一部分的水由水槽側邊的 管子溢出，且木塊浮於水面上呈靜止狀態，如附圖(二)所示，則下列敘述何者正 確？ (A) 最後的磅秤讀數為 500 gw(B) 最後的磅秤讀數為 530 gw (C) 被 木塊排出水槽外的水，其體積為50 cm3 (D) 木塊浮出水面上，表示它所受的浮 力大於它的重量。12.（ ）如附圖所示，為同一物體分別投入A、B、C三種液體的情況，三種液體密度分 別為dA、dB、dC，由圖中可判定它們的密度大小次序是？ (A) dAdBdC(B) dCdBdA(C) dAdCdB(D) dBdCdA 。13.一鐵球由丙位置滾至甲位置，甲、乙、丙三點所受水壓分別以P甲、P乙、P丙表示，三 點所受浮力分別以B甲、B乙、B丙表示，如下圖，則： P甲、P乙、P丙的大小？ ，壓力變化？ 。 B甲、B乙、B丙的大小？ ，浮力變化？ 。14.已知圓筒容積等於金屬塊體積且酒精密度0.8 gcm3，則： 金屬塊完全浸入水中所受的浮力為 gw。 金屬塊排開的水重為 gw。 若金屬塊完全浸入酒精中，所受到浮力為 gw。 圖(c)彈簧秤讀數 gw。15.右上圖(甲)、(乙)、(丙)、(丁)為阿亮以彈簧秤測量的結果，則： 當物體沒入水中一半時，受到水的浮力為多少gw？ w。 物體的密度為多少gcm3？ gcm3。 試求鹽水密度為多少gcm3？ gcm3。16.張按附圖程序，分別測量石塊重量，燒杯連水的重量以及石塊在水中的重量，則： （ ）石塊所受浮力為多少gw？(A) 80 (B) 120 (C) 200 (D) 0。 （ ）石塊密度為多少gcm3？ (A) 1 (B) 1.5 (C) 2 (D) 2.5 （ ）圖(丙)中下面磅秤指示的刻度為多少gw？(A) 480(B) 600(C) 520(D) 320 gw。 （ ）圖(丙)中將石塊與彈簧秤連接的繩子剪斷，石塊落入水底，則下方磅秤指示的 刻度為多少gw？ (A) 480(B) 600(C) 520(D) 320 gw。17.（ ）小輝將甲、乙兩物體疊在一起，放入一盛水的燒杯內，待靜止後，甲、乙兩物體 的接觸面恰好與水面在同一高度，如附圖所示。假設甲、乙兩物體為具有相同體 積的正立方體，它們的密度不同，甲物體的密度大於0.5 gcm3，則下列敘述何 者正確？(A)乙物體的密度大於0.5 gcm3(B)乙物體的密度等於0.5 gcm3 (C)緩慢地拿走甲物體後，乙物體沉在水面下的高度應變為h(D)緩慢地拿走甲物 體後，乙物體沉在水面下的高度應小於 h。18.（ ）小白在彈簧秤的一端綁一物體，且此物體的密度大於水。將此物體置於離容器底 部 h0 的高度，若施一力F於彈簧秤，將其等速且緩慢的拉出水面，如附圖所示， 則下列關於施力F及物體距容器底部的距離h之關係圖，何者最適當？ （A） （B） （C） （D）解題分析 在未出水面前，拉力 。 頂部開始出水面後，因受浮力漸 ，故拉力漸 。 當全部拉出水面後，拉力又 ( )。 19.（ ）有一無蓋鐵盒子，形狀如附圖，重量為1.5公斤重，放入水中後浮水面上。試問， 鐵盒內最多可放多重的物體而盒仍不下