阿基米德原理

器材

• 物体浸入液体槽的3D模型
• 液体密度ρ、浸没体积与物体质量滑块
• 虚拟测力计与合力读数

实验步骤

1. 改变液体密度

   固定浸没体积与质量，把「液体密度ρ」从700拖到1300 kg/m³。在若干值读取浮力；检验 $F_A$ 随ρ线性增长，符合 $F_A=\rho_l\,g\,V$。

2. 改变浸没体积

   保持 ρ = 1000 kg/m³，逐级增大「浸没体积」并记录 (V, F_A)。比值 $F_A/V$ 应等于 $\rho_l g \approx 10^4$ N/m³；物体未完全浸没时只算液体中的部分体积。

3. 寻找上浮、悬浮、下沉条件

   调节「物体质量」直到重力 $P=mg$ 与最大浮力平衡。$\rho_{物}<\rho_l$ 时上浮、相等时悬浮、$\rho_{物}>\rho_l$ 时下沉；记录阈值质量并与有效密度 $m/V$ 对照。

4. 提出预测问题

   取 ρ = 1300 kg/m³（高密度液体）和任一物体质量；先预测浮沉与平衡深度再拖「浸没体积」。验证后解释钢船为何能浮——起决定作用的是平均密度而非材料密度。

模拟

实验历史

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