浮力、密度與浮沉
一塊物體能否浮起，為甚麼主要看密度比，而不是只看重量？
改變液體密度、物體密度與體積，比較重力和浮力，觀察物體浮起、懸浮或下沉時排開多少液體。
學習目標
- 用 F浮 = ρ液gV排 解釋浮力。
- 比較物體與液體密度，預測浮起、懸浮或下沉。
- 計算漂浮平衡時的浸沒比例與排液體積。
開始前
- 理解密度 = 質量 ÷ 體積，認識 kg、m³、L 與 N。
- 會比較比值並進行小數乘除。
浮力與浮沉實驗
- 1水中漂浮
- 2改變液體
- 3懸浮
- 4下沉
邊觀察，邊解釋
依次完成四步。按鈕會把互動模型切換到對應觀察狀態。
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物體密度小於水時，只需浸入一部分就能排開足夠液體，使浮力等於重力。
你的任務: 設液體 1000 kg/m³、物體 600 kg/m³，核對浸沒 60%。
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物體不變時，密度更大的液體每單位排液體積提供更大浮力，因此漂浮所需浸沒比例更小。
你的任務: 把液體密度從 800 調到 1200 kg/m³，比較排液體積。
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物體完全浸沒且密度與液體相同時，浮力與重力相等。理想模型中沒有淨垂直力，物體可保持懸浮。
你的任務: 把兩種密度都設為 1000 kg/m³，比較兩個力。
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完全浸沒時可達到的浮力小於重力，合力向下。體積增大時兩個力同比增大，但密度比不變，所以浮沉判斷不變。
你的任務: 設物體 1300 kg/m³，再改變體積，觀察狀態為甚麼不變。
把現象連成解釋
浮力來自壓力差
靜止液體的壓強隨深度增加。物體下表面通常承受比上表面更大的向上合力；對完全或部分浸入的物體，淨效應等於所排液體的重量。
漂浮平衡給出密度比
均勻物體漂浮時，ρ液gV排 = ρ物gV物，因此 V排/V物 = ρ物/ρ液。質量或總體積會改變力的大小，卻不會單獨改變這一比例。
懸浮不等於靜止在底部
懸浮指完全浸沒時浮力與重力平衡且沒有接觸支撐。沉底後還會受到容器底部支持力，受力情況不同。
檢查理解
可列印學習單
先獨立完成練習頁；答案和解釋在獨立一頁。
物理
浮力、密度與浮沉
一塊物體能否浮起，為甚麼主要看密度比，而不是只看重量？
- 密度 750 kg/m³ 的均勻物體漂浮在密度 1000 kg/m³ 的液體中，浸沒比例是多少？
A. 25% B. 75% C. 100%
- 2.0 L 物體完全浸沒在 1000 kg/m³ 液體中，取 g = 10 N/kg，浮力是多少？
A. 2 N B. 20 N C. 2000 N
- 均勻物體完全浸沒並懸浮時，哪項正確？
A. 物體密度等於液體密度，浮力等於重力 B. 物體密度一定為零 C. 浮力一定大於重力
- 保持物體與液體密度不變，把均勻物體體積加倍，會怎樣？
A. 重力和完全浸沒浮力都加倍，浮沉判斷不變 B. 只有重力加倍 C. 一定從下沉變為漂浮
解答頁
浮力、密度與浮沉
- 75%
漂浮時 V排/V物 = ρ物/ρ液 = 750/1000 = 0.75。
- 20 N
2.0 L = 0.002 m³，F浮 = 1000 × 10 × 0.002 = 20 N。
- 物體密度等於液體密度，浮力等於重力
完全浸沒時兩力之比由兩種密度決定；密度相等時大小相等，理想模型合力為零。
- 重力和完全浸沒浮力都加倍，浮沉判斷不變
兩個力都與總體積成正比；決定浮沉的是 ρ物/ρ液，密度比沒有改變。