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國中自然・互動教材

浮力與密度實驗室

物體大,不一定沉;物體重,也不一定沉。先用質量和體積算出密度,再看液體排開多少、浮力多大,最後用彈簧秤把阿基米德原理量出來。

漂浮・懸浮・下沉物體與液體密度浮力與重量排開體積彈簧秤讀值

浮沉與受力模擬器

先比較物體與液體密度,再放入液體觀察
物體密度—ρ物 = m/V
液體密度—教學近似值
最終狀態—由密度比較決定
排開體積—V排
重量/浮力—單位 N
浸入比例—漂浮時等於密度比

判斷浮沉,要看哪三件事?

完成一次模擬後,這裡會說明密度比較、排開體積與受力平衡。

01算物體密度
02比液體密度
03找排開體積
04畫重量與浮力
05檢查是否有支持力

漂浮:浮力等於重量

物體只需排開足夠重量的液體就能平衡,因此不必完全浸沒。浸入比例等於物體密度除以液體密度。

懸浮:完全浸沒仍平衡

物體與液體密度相同時,完全浸沒所受浮力恰好等於重量,可以停在液體中的任一深度。

沉底靜止:還有支持力

物體密度較大,完全浸沒的最大浮力仍小於重量。到底部後由「浮力+槽底支持力」共同平衡重量。

排水法與彈簧秤驗證

依序量空氣中重量、完全浸沒讀值,再收集溢出的液體。讀值差應等於排開液體的重量。

空氣中讀值 W—
液體中讀值 T—
讀值差 W−T—
排液重量—
步驟一先量物體在空氣中的重量。

引導任務

保持一個條件不變,才能看出是哪個變因造成差異。

任務提示先用 80 g、100 cm³ 的物體比較食用油、水與濃鹽水。

實驗紀錄

記錄不同物體與液體組合。資料只存在這台裝置。

#質量體積ρ物液體ρ液結果V排重量浮力支持力
尚無紀錄。先完成一次浮沉實驗。

學習檢核

選完三題後一次檢查;答錯時會指出應回去觀察的線索。

1. 同一個漂浮物從水移到密度更大的濃鹽水,通常會怎樣?
2. 一個物體沉在水槽底部並保持靜止,正確的受力關係是?
3. 彈簧秤空氣中讀 1.50 N,完全浸水後讀 1.10 N,浮力是多少?

怎麼用這份教材

適用:國中 · 力學(各校版本進度可能不同) 建議:15–20 分鐘

先備:重量、密度。學習目標:能透過操作說明阿基米德原理、力平衡。

教師引導:先讓學生直接操作並留下第一筆觀察。接著只改一個條件、加入第二筆紀錄,再請學生引用數據解釋差異。

常見迷思:重的物體不一定下沉;先比較物體與液體密度,沉底還要考慮支持力。 模型的理想條件請對照本頁教師提示。

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