考试不提供,需记忆。
用途
Buoyant force (Archimedes' principle) 用于压力(SPM 物理中五)。每一行运算都要带 SI 单位。 压力
符号与 SI 单位
| 符号 | 含义 | SI 单位 |
|---|---|---|
| Fb | 浮力 | N |
| ρ | 流体密度 | kg m⁻³ |
| V | 排开流体的体积 | m³ |
| g | 重力加速度 | m s⁻² |
公式变形
ρ = Fb / (Vg)V = Fb / (ρg)
解题示例
常见陷阱
理解浮力(阿基米德原理)
Fb 是浮力(上托力),单位牛顿(N);ρ(读作 rho)是流体密度,单位千克每立方米(kg m⁻³);V 是排开流体的体积,单位立方米(m³);g 是重力加速度,单位米每二次方秒(m s⁻²)。阿基米德原理指出:物体所受的浮力等于它排开流体的重量,而 ρVg 正是这个重量。
浮力方向向上,与物体的重力相对抗。
须用流体的密度,而非物体的密度,并把 V 取为浸入体积,即被推开的流体体积。变形可求流体密度 ρ = Fb / (Vg),或排开体积 V = Fb / (ρg)。
完全浸没的物体排开的是它的整个体积。
分步计算示例
一金属块体积 V = 5.0 × 10⁻⁴ m³,完全浸没于密度 ρ = 1000 kg m⁻³ 的水中(取 g = 9.81 m s⁻²)。求它所受的浮力。
- 写出公式:Fb = ρVg。
- 代入并带单位:Fb = 1000 kg m⁻³ × 5.0 × 10⁻⁴ m³ × 9.81 m s⁻² = 4.905 N。
- 取舍:Fb = 4.9 N,保留两位有效数字。
单位检验得 kg m⁻³ × m³ × m s⁻² = kg m s⁻² = N。由于金属块完全浸没,V 即为它的整个体积。
若同一物块漂浮,则只计浸入部分,浮力等于物块的重量。
常见错误与考法
关键陷阱是用物体密度而非流体密度,浮力取决于排开的流体,故 ρ 始终是流体密度。另一个是当物体只是部分浸入漂浮时却用整个物体体积;此时 V 仅为浸入体积。
- 忘记答案是以牛顿为单位的力。
- 把浮力与物体的重量混淆。
题目会要求计算浮力、解释为什么轮船能浮起或浸入水中的物体感觉更轻,或陈述阿基米德原理。作陈述时,须说浮力等于所排开流体的重量。
要判断漂浮还是下沉,把浮力与物体的重量比较。
来源: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English), Sijil Pelajaran Malaysia: Format Pentaksiran mulai 2021, Fizik (4531) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)