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Buoyant force (Archimedes' principle) 公式,SPM 物理

公式:Fb = ρVg。考试不提供,需记忆。

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Buoyant force (Archimedes' principle)
Fb = ρVg

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
g重力加速度m s⁻²

公式变形

  • ρ = Fb / (Vg)
  • V = Fb / (ρg)

解题示例

一物体排开 V = 2.0 × 10⁻³ m³ 的水(ρ = 1000 kg m⁻³,g = 9.81 m s⁻²)。 Fb = ρVg = 1000 × 2.0 × 10⁻³ × 9.81 = 19.62 N ≈ 19.6 N。

常见陷阱

使用流体的密度,而非物体的密度。V 是排开流体的体积(即浸入部分的体积)。

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。

  1. 写出公式:Fb = ρVg。
  2. 代入并带单位:Fb = 1000 kg m⁻³ × 5.0 × 10⁻⁴ m³ × 9.81 m s⁻² = 4.905 N。
  3. 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)

作者 spmphysics.com.my 编辑团队.· 更新于 2026年9月5日

常见问题

考试会给这个公式吗?
不会。SPM 物理试卷不提供公式表,因此需要记住。
为什么物体在水中感觉更轻?
水对它施加向上的浮力 Fb = ρVg,与重力对抗。视重等于真实重量减去这个浮力,故物体感觉更轻。
Fb = ρVg 中该用哪个密度?
用流体的密度,而非物体的密度。浮力等于排开流体的重量,故取决于周围流体的密度。
物体何时漂浮而非下沉?
当最大浮力(物体完全浸没时)至少等于其重量时便漂浮。此后它会稳定下来,使浸入部分排开的流体重量恰好等于其自身重量。

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