關於此實驗
將方塊懸掛在彈簧秤上，並將它放入溢流容器中。方塊浸入時，秤上的讀數會減小，液體則溢出到接液杯中。秤上減少的重量始終等於杯中液體的重量，這就是阿基米德原理。改變方塊的材質、液體和大小，了解哪些因素會使物體浮起或下沉。
學習目標
- 以空氣中的重量與液體中的秤讀數之差來測量浮力
- 驗證浮力等於被排開液體的重量
- 觀察方塊完全浸沒後，浮力會隨浸沒體積增加，而不會隨深度改變
- 比較木塊的密度和液體的密度，預測木塊會浮起還是下沉。
使用方法
- 1將鋁塊置於空氣中，用彈簧秤讀取它的重量。
- 2一點一點地向下拉動木塊，觀察彈簧秤讀數、浮力和接液杯。
- 3木塊完全浸沒後，繼續向下移動。觀察圖表中哪種力保持不變。
- 4試著將木塊和蠟塊放入不同液體中，找出繩子鬆弛、木塊浮起時的深度。
模型
假設
- 木塊是密度均勻的實心立方體，浸入液體時始終保持水平。
- 溢流容器始終裝滿至出水嘴，因此接液杯中恰好裝有木塊排開的液體。
- 液體靜止不動，且各個深度的密度相同。忽略表面張力。
- 繩子和彈簧秤的掛鉤沒有質量，且 g = 9.8 N/kg。
在課堂上試試這個實驗
- Q1鋁塊在空氣中的重量為 13.2 N，在水中為 8.3 N。它排開了多少體積的水？
- Q2當鋁塊完全浸沒在水面下時，為什麼秤的讀數不再變化？
- Q3蠟能浮在水面上，卻會沉入乙醇中。請用密度解釋原因。
- Q4壓克力會沉入水中，卻能浮在鹽水上。它有多少部分露出水面？
常見問題
物體所在的位置越深，它受到的浮力就越大嗎？
不會。水越深，壓力越大，但作用在物體上表面的壓力也同樣增大。上表面和下表面所受推力之差保持不變，因此，完全浸沒的物體所受的浮力不隨深度變化。
沉重的鋼製船隻為什麼能浮起來？
船體圍住了大量空氣，佔據很大的體積，因此整艘船的平均密度低於水。船會下沉，直到排開與自身重量相等的水。
物塊的質量會影響它受到的浮力嗎？
不會。浮力只取決於浸入液體中的體積和液體的密度。質量只決定浮力是否足以托起方塊。