文档内容
第十章 浮力（知识清单）
第1节 浮力
1 浮力
知识清单
2 决定浮力大小的因素
一、浮力
1. 浮力
（1）观察现象：漂浮在水面上的冰山；在水面游弋的游船；升空的气球。
冰山、游船、气球都受到重力的作用，冰山、游船但却没有因此而沉入水底，气球还能够升空，
这表明水（空气）对它们有一个向上托起的力。
（2）浮力：浸在液体（或气体）中的物体受到向上的力，这个力叫做浮力，常用字母F 表示。
浮
（3）浮力的方向：竖直向上。
2. 称重法测浮力
（1）称重法测浮力的方法
①测量出物体（ρ ＞ρ ）在空气中受的重力G=F ；
物 液 1
②物体浸在水中时弹簧测力计的拉力F；
2
③则浮力的大小 F =F - F 。
浮 1 2
弹簧测力计减小的示数就是水对物体的浮力，这种测量浮力的方法叫“称重法”。（2）称重法测浮力的原理
①物体在空气中时，受到重力G和弹簧测力计的拉力F；
1
②物体浸没在水中时，受到三个力的作用：重力G、浮力 F 和拉力 F；
浮 2
根据力的平衡条件可知： F=G F +F=G， 所以 F =F – F 。
1 浮 2 浮 1 2
3. 浮力产生的原因
（1）分析浮力产生的原因
如下图所示，以浸没在液体中的长方体为例进行探究，该长方体的六个面分别受到液体的压强
（p=pgh）和压力（F=pS），我们进行对比。
位置 前、后两个面 左、右两个面 上、下两个面
深度 相等 相等 上浅下深
压强 相等 相等 上小下大
F 、F 是 F 、F 是
前 后 左 右 F ˂F ，
压力 一对平衡力， 一对平衡力，合力 向下 向上
F =F - F
合力为0 为0 差 向上 向下
结论：浮力是液体对物体向上和向下的压力差产生的，即F =F - F 。
浮 2 1
浮力产生的原因 物体部分浸入 物体沉底
（2）两种特殊情况
①当物体部分浸入液体中时，如左图所示，上表面不受液体压力，则浮力的大小F =F 。
浮 向上
②若浸没在液体中的物体的下表面和容器底紧密接触（接触处没有水），如右图所示，则液体对
物体向上的压力F为0，物体将不受浮力的作用，只受向下的压力。如在水中的桥墩、拦河坝等。二、决定浮力大小的因素
【猜想与假设】浮力的大小跟什么因素有关呢？
①木块在水中漂浮,铁块在水中下沉，可能跟物体的密度有关。
②人在水中会下沉，在死海中却能漂浮，可能跟液体密度有关。
③用手将空易拉罐按入水中，当它浸入水中的体积越大，手感觉到的浮力也越大，可能跟浸入液
体中的体积有关。
④人从浅水区走向深水区的过程中感觉逐渐变轻，可能与物体浸在液体中的深度有关。
【设计实验】
（1）实验方法：控制变量法。
上面所说的固体的密度、液体的密度、固体浸入液体中的体积和固体浸入液体的深度这几个量是
实验中的“变量”，在检验浮力与其中某一个量的关系时，必须使其他量保持不变，或者确认浮力跟
这些量无关。
（2）测量浮力大小的原理：F =F-F（称重法）
浮 1 2
（3）实验器材：弹簧测力计、烧杯、水槽、圆柱体组（铝块、铁块）、水、酒精、浓盐水等。
【进行实验与分析论证】
（1）探究浮力的大小与物体浸没在液体中的深度的关系①用弹簧测力计测量出物体的重力G；
②将物体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数F；
1
③改变物体在水中浸没的深度，读出弹簧测力计的示数F。
2
记录数据，计算浮力：
浸没深度h 浅 深 更深
重力G / N 2.0 2.0 2.0
弹簧测力计示数F / N 1.4 1.4 1.4
浮力F / N 0.6 0.6 0.6
浮
结论：浮力的大小与物体浸没液体中的深度无关。（选填“有关”或“无关”）
（2）探究浮力大小与物体浸在液体中的体积的关系
①用弹簧测力计测量出物体的重力G；
②将物体小部分体积浸入水中，读出弹簧测力计的示数F；
1
③把物体大部分体积浸在水中，读出弹簧测力计的示数F；
2
④把物体浸没水中，读出弹簧测力计的示数F。
3
记录数据，计算浮力：
物体浸在液体中的体积V 部分浸入 大部分浸入 浸没
重力G / N 2.0 2.0 2.0
弹簧测力计示数F/ N 1.8 1.6 1.4
浮力F / N 0.2 0.4 0.6
浮
结论：在同一液体中，物体浸在液体中的体积越大，浮力越大。
（3）探究浮力大小与液体密度的关系
①用弹簧测力计测量出金属块的重力G；
②将金属块分别浸没在酒精、水和盐水中，读出弹簧测力计的示数；记录数据，计算浮力：
液体种类 酒精 水 盐水
重力G / N 2.0 2.0 2.0
弹簧测力计示数F / N 1.4 1.2 0.9
浮力F / N 0.6 0.8 1.1
浮
结论：浮力的大小跟液体的密度有关，在浸入液体的体积相同时，液体的密度越大，物体受到的
浮力越大。
（4）探究浮力大小与物体密度的关系
①用弹簧测力计分别测出体积相等的铜球、铁球的重力；
②把铜球、铁球再悬挂在弹簧测力计下端，分别浸没在水中，观察并记录弹簧测力计的示数。
记录数据，计算浮力：
固体种类 铜球 铁球
重力G / N 9.0 8.0
弹簧测力计示数F / N 8.0 7.0
浮力F / N 1.0 1.0
浮
结论：浮力的大小跟固体的密度无关（选填“有关”或“无关”），在浸入同种液体的体积相同
时，所受浮力相等。【实验结论】影响浮力大小的因素：
物体在液体中所受的浮力大小，跟它浸在液体中的体积有关，跟液体的密度有关。浸在液体中的
体积越大、液体的密度越大，浮力就越大。
第2节 阿基米德原理
1 阿基米德的灵感
知识清单
2 浮力的大小
一、阿基米德的灵感
1. 浮力与排开液体体积的关系
（1）阿基米德的灵感
通过阿基米德鉴别王冠的故事，思考以下问题：
①阿基米德的任务是什么？②阿基米德的思路是什么？③阿基米德的困惑是什么？④阿基米德的
灵感来自哪里？
【归纳】①阿基米德的任务是鉴定王冠是不是纯金的，但是不允许破坏王冠。
②阿基米德的思路是：相同质量的金子的体积相同，测出王冠的体积，与同质量的金子的体积对
比后即可鉴定出真伪。
③阿基米德的困惑是：如何测出不规则王冠的体积？
④阿基米德的灵感是：当他跨进盛满水的浴缸洗澡时，看到浴缸里的水向外溢，突然想到：物体
浸在液体中的体积，不就是物体排开液体的体积吗？
（2）阿基米德鉴定王冠故事的启示
①决定浮力大小的因素
上节课的结论是——物体浸在液体中的体积越大，液体的密度越大，它受到的浮力就越大。现在
我们用“物体排开液体的体积”取代“物体浸在液体中的体积”来陈述这个结论就是：
物体排开液体的体积越大，液体的密度越大，它受到的浮力就越大。
②想想做做
把装满水的烧杯放在盘子里，再把空的饮料罐按入水中，在手感受到浮力的同时，会看到排开的
水溢至盘中。试试看，当饮料罐浸入水中更深、排开的水更多时，浮力是否更大？
【分析】实验发现将易拉罐压入水桶的过程中，易拉罐所受的浮力越来越大，排开的水越来越多。
说明物体排开水的体积越大，所受浮力也越大。2. 浮力与排开液体重力的关系
根据上述实验结论推导浮力与排开液体重力的关系：
（1）物体排开液体的体积V 越大，液体的密度ρ 越大，所受的浮力F 越大。
排 液 浮
（2）物体排开液体的体积V 越大，液体的密度ρ 越大，根据m ＝ρV 可知，物体排开液体的
排 液 液 排
质量 m 越大，因为G＝mg，所以物体排开液体的重力 G 越大。
排 排
由（1）与（2）可知：物体所受浮力的大小跟它排开液体所受重力大小应该有定量的关系。
二、浮力的大小
1. 探究浮力大小跟它排开液体重力的关系
【猜想与假设】液体的密度越大，物体排开液体的体积越大，则排开的液体受到的重力越大；另
一方面，液体的密度越大，排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大。
所以浮力的大小跟排开液体所受的重力应该有一定的关系，大小可能相等。
【设计实验】
（1）实验器材：弹簧测力计、物体（ρ ＞ρ ）、溢水杯、小桶、细线、水、盐水。
物 液
（2）测量浮力的方法（称重法）
使用弹簧测力计进行测量：先测出物体所受的重力G，再读出物体浸在液体中时弹簧测力计的示
数F，则F =F-F （如图甲、丙所示）。
浮 1 3
（3）测量排开液体所受的重力（溢水法）
物体排开液体所受的重力可以用溢水杯和弹簧测力计测出（如图乙、丁所示）：溢水杯中盛满液
体，再把物体浸在液体中，让排开的液体流入一个小桶中，桶中的液体就是被物体排开的液体，用弹簧测力计测出排开液体所受的重力G =F-F 。
排 4 2
【进行实验与收集数据】
（1）如图甲，将小石块用细线系住，挂在弹簧测力计的挂钩上，测出小石块的重力G=F 。
1
（2）如图乙，将小桶挂在弹簧测力计的挂钩上，测出其所受的重力G =F。先测小桶重力以免沾
桶 2
水使测量数据不准确。
（3）将水倒入溢水杯中，使水面恰好到达溢水杯的溢水口，将小桶放在溢水口下水能正好流入小
桶的位置，然后将小石块慢慢地浸入水中，读出此时弹簧测力计的示数F，如图丙所示。
3
（4）利用公式F = F -F ，计算出小石块此时在水中受到的浮力。
浮 1 3
（5）如图丁，测出小桶和排开的水所受总重力F，算出排开的水所受的重力G =F-F 。
4 排 4 2
（6）改变质量不同的金属块再做几次实验，把实验数据填入表格中。
（7）实验数据表格。
实验 物重 物体在水中时 浮力 桶与排出水 空桶重 排开水重
次数 G/N 测力计示数F/N F /N 总重G /N G /N G /N
浮 总 桶 排
1 2.2 1.4 0.8 1.8 1.0 0.8
2 1.7 1.1 0.6 1.6 1.0 0.6
3 3.6 2.3 1.3 2.3 1.0 1.3
【分析论证】
分别计算实验序号1、2、3中物体受到的浮力和排开液体所受的重力，发现F =G 。
浮 排
【实验结论】浸在液体中的物体受到浮力的大小等于它排开的液体所受重力的大小。
【交流与讨论】
（1）若先将物体放入水中测浮力，再测物体的重力，由于物体沾水会使所测重力偏大，则所测浮
力偏大；
（2）若先测量桶和排开液体的重力，再测桶的重力，则桶由于沾水重力偏大，所测排开液体的重
力偏小。
（3）物块在浸入前，水面要与溢水口相平，若水面不与溢水口相平，不会影响浮力的大小，但会
导致排到小桶内的水小于物块排开的水的体积，最终会得出物体所受浮力大于排开的液体所受重力的
错误结论。（以上均选填“大”或“小”）
（4）实验中换用质量不同的物块或不同液体进行多次测量，是为了使实验结论具有普遍性。
上述结论早在两千多年前就已经被发现，称为阿基米德原理。
2. 阿基米德原理
（1）内容：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
（2）数学表达式： F =G 导出式：F =G =m g=ρ gV
浮 排 浮 排 排 液 排（3）公式中各物理量的意义及单位
ρ 表示液体的密度，单位：千克/米3（kg/m3 ）
液
V 表示排开液体的体积，单位：米3（m3）
排
g表示9.8牛/千克（N/kg）
F 表示物体受到的浮力，单位：牛（N）
浮
各物理量全部采用国际单位制。
（4）对阿基米德原理的理解
①影响浮力大小的因素：由公式F =ρ gV 可知：浮力F 的大小只和ρ 和V 有关，与物体的
浮 液 排 浮 液 排
体积、形状、密度、浸没在液体中的深度等因素无关。（选填“有关”或“无关”）
②适用范围：该定律也适用于气体，物体在气体中所受浮力的大小也可用F ＝ρ gV 计算。
浮 气 排
③求液体密度、排开液体的体积公式： ρ =F /gV V =F /gρ
液 浮 排 排 浮 液
④理解“浸在液体中的物体”
浸在液体中的物体包括两种情况：一是物体全部浸入液体中，如图中B物体，也叫浸没；二是一
部分体积浸入液体中，如图中A物体。
物体浸没时：V =V =V ；物体部分浸入时：V =V ”、“<”或“=”）
排 浸 物 排 浸 物
第3节 物体的浮沉条件及应用
1 物体的浮沉条件
知识清单
2 浮力的应用
一、物体的浮沉条件
1. 物体浮沉的原因
（1）物体在液体中有漂浮、悬浮和沉底三种状态。（2）物体在液体中三种状态的受力分析（以浸没在水中的鸡蛋为例）
漂浮 悬浮 沉底
①漂浮时：受到重力与浮力的作用，根据二力平衡条件知，这两个力是一对平衡力，F =G。
浮
②悬浮时：受到重力与浮力的作用，根据二力平衡条件知，这两个力是一对平衡力，F =G。
浮
③沉底时：受到重力G、浮力F 与支持力F 的作用，这三个力平衡：F =G-F
浮 支 浮 支
2. 物体的浮沉条件
（1）比较浮力与重力的大小判断物体的浮沉
以浸在水中的鸡蛋为例分析：把鸡蛋浸入水中时，受到重力G与浮力F 两个力的作用，这两个力
浮
的方向相反、作用在同一直线上，鸡蛋的浮沉就取决于这两个力的大小。
根据二力平衡条件进行分析：
①若浮力F ＞G，则鸡蛋会上浮，最后漂浮；
浮
②若浮力F =G，则鸡蛋会悬浮，可停在液体内部任意位置；
浮
③若浮力F ＜G，则鸡蛋会下沉，静止在水底。（以上均选填“＞”、“＜”或“=”）
浮
（2）比较物体密度ρ 与液体密度ρ 的大小关系判断物体的浮沉（理论推导）
物 液
当物体浸没在液体中时，受到重力G与浮力F 两个力的作用；因为物体浸没，所以排开液体的体
浮
积等于物体的体积：V = V = V；
排 物浮力的大小：F ＝ρ gV ＝ρ gV； 重力的大小：G＝ρ gV ＝ρ gV
浮 液 排 液 物 物 物
①当F ＞G时，得出ρ ＞ρ ，物体上浮；
浮 液 物
②当F =G 时，得出ρ = ρ ，物体悬浮；
浮 液 物
③当F ＜G时，得出ρ ＜ρ ，物体下沉。（以上均选填“＞”、“＜”或“=”）
浮 液 物
二、浮力的应用
1. 增大或减小浮力的方法
（1）改变浮力的方法
【做一做】盐水浮鸡蛋
取一枚新鲜鸡蛋，放在清水中，观察它在水中沉浮的情况。向水中慢慢加些盐，并轻轻搅拌，观
察鸡蛋的运动情况；再加些清水，观察会发生什么现象？
①现象：鸡蛋放在清水中先是沉底；加盐后，鸡蛋上浮直至漂浮在水面上；再加清水后，鸡蛋又
下沉直至沉底。
②分析：鸡蛋受到的重力不变。鸡蛋的状态发生了变化，是因为浮力发生了变化，而浮力变化的
原因是液体的密度变化。
③结论：通过改变液体的密度，可以改变浮力的大小，从而改变物体的浮沉状态。
根据阿基米德原理F =ρ gV 可知，物体受到的浮力大小是由液体密度和排开液体的体积决定的，
浮 液 排
因此增大或减小浮力应从这两方面入手。
（2）增大浮力的两种方法
①增大液体密度：如水中加盐后，可使沉底的鸡蛋浮起来；
②增大物体排开液体（或气体）的体积：如钢铁制成的轮船、氢气球等。
（3）减小浮力的两种方法
①减小液体的密度：如往盐水中加清水，可以使漂浮的鸡蛋下沉至水底。
②减小物体排开液体（或气体）的体积
如飞艇降落时，通过将辅助气囊中的气体放出，使飞艇排开空气的体积减小，从而减小空气浮力，
使飞艇降落（可认为飞艇放气后，所受重力不变）。
2. 轮船
（1）想想做做——制作橡皮泥小船橡皮泥的密度比水的密度大橡皮泥放入水中会下沉。怎么使它漂浮在水面？看看谁做的船能承载
更多的重物？
橡皮泥沉底 橡皮泥漂浮 能承载重物的橡皮泥船
【分析】橡皮泥做成瓢状，它所受的重力没变，但排开水的体积变大了，因而受到的浮力变大了，
所以能浮在水面上，轮船就是根据这个道理制成的。（均选填“变大”或“变小”）
（2）轮船的工作原理
把轮船做成“空心”体后放在水里，虽然它所受的重力没有改变，但是排开的水较多，因而受到
较大的浮力，所以能漂浮在水面上。
（3）轮船的排水量m
排
轮船的排水量表示轮船的大小，指轮船装满货物时排开水的质量，等于轮船和货物的总质量。如
一艘轮船，它的排水量是1×104 t，说明此船满载时，货物质量和船身质量之和为1×104t。
（4）理论推导：轮船的排水量等于船和货物的总质量
∵轮船漂浮， ∴浮力与轮船的总重力是一对平衡力 F =G
浮 物船
根据阿基米德原理，浮力等于排开水的重力 F =G
浮 排水
所以轮船总的重力等于排开水的重力 G = G m = m
排水 物船 排水 物船
即轮船的排开水量等于等于轮船和货物的总质量。
3. 潜水艇
（1）潜水艇的沉浮原理
因为潜水艇浸没在水里时，排开水的体积不变，根据阿基米德原理F =ρ gV 可知，所受浮力基
浮 液 排
本不变，所以只能靠改变自身重力实现浮沉的。（均选填“浮力”或“重力”）
（2）潜水艇的浮沉过程分析
①下潜时，在两侧的水舱内充入水，艇重增大，重力大于浮力，潜艇就会下沉。
②当水舱充水，潜水艇重等于同体积的水重时，它可以悬浮在水中。③当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时，潜水艇变轻，从而上浮。
实际航行时，上浮和下潜过程中潜水艇总要开动推进器加快上浮和下潜的速度。
4. 气球和飞艇
（1）升空原理：通过充入密度小于空气的气体，使气球受到的浮力大于自身的重力而升空，气球
可以飘在空中。（均选填“大于”或“小于”）
例如，节日放飞的气球、携带气象仪器的高空探测气球，充的是氢气或氦气；体育、娱乐活动用
的热气球，充的是被燃烧器加热而体积膨胀的热空气。
（2）飞艇：为了能定向航行而不随风飘荡，人们还制成了飞艇，在大气囊下面装了带螺旋桨的发
动机和载人装货的吊篮。
热气球 密度计
5. 密度计
（1）作用：密度计是测量液体密度的仪器。
（2）构造：密度计是一根粗细不均匀的密封玻璃管，管的下部装有少量密度较大的铅丸。
