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第十章 浮力（知识清单）
思维导图
第一节 浮力
一、浮力1. 浮力
浸在液体（或气体）中的物体受到向上的力，这个力叫作浮力，用F 表示。浮力的方向： 。
浮
2. 称重法测浮力
（1）用弹簧测力计测出物体（ρ ＞ρ ）的重力G=F ；
物 液 1
（2）将挂在弹簧测力计下的物体浸在液体中，读出弹簧测力计的示数F；
2
（3）则物体在液体中所受浮力的大小 F = ，弹簧测力计减小的示数就是物体受到的浮力。
浮
这种测量浮力的方法叫作称重法。
称重法测浮力 运用力的平衡条件求浮力
3. 运用力的平衡条件求浮力
如图所示，浸没在水中的铝块受到三个力：重力G、弹簧测力计的拉力F 和浮力F 。在这三个力的
拉 浮
作用下铝块处于平衡状态。把F 和F 的合力设为F ，这样就可以认为铝块受F 和G两个力的作用。
拉 浮 合 合
因为铝块静止，故所受力为平衡力，即F =G，又因为F = ，所以F = 。
合 合 浮
二、决定浮力大小的因素
【猜想】猜想1：浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关。他的根据是：用手把一个空易拉罐压入
水中，易拉罐浸入的体积越大越费力。
猜想2：浮力的大小跟液体的密度有关。他的根据是：人在水中会下沉，在死海中却能漂浮于水面。
猜想3：浮力的大小跟固体的密度有关。他的根据是：木块在水中漂浮，铁块在水中下沉。
【实验思路】由以上猜想，浮力的大小可能与浸在液体中物体的体积、液体的密度等因素有关。要探
究浮力的大小是否与这些量有关，需要逐次探究，每次探究浮力的大小与其中一个量的关系，其他的量要
保持不变。即用到了控制变量法。
【实验过程】
（1）探究浮力的大小与物体浸没的深度的关系
①如图A所示，用弹簧测力计测量出物体的重力；
②将物体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数（如图B所示）；
③改变物体在水中浸没的深度，读出弹簧测力计的示数（如图C与D）。记录数据，计算浮力：
浸没深度h 浅 深 更深
重力G / N 1.0 1.0 1.0
弹簧测力计示数F / N 0.4 0.4 0.4
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 （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如图A所示，用弹簧测力计测量出物体的重力；
②如图B所示，把物体小部分体积浸入水中，读出弹簧测力计的示数；
③如图C所示，增加物体浸在水中的体积，读出弹簧测力计的示数；
④如图D所示，把物体浸没水中，读出弹簧测力计的示数。
记录数据，计算浮力：
物体浸在液体中的体积V 较小 较大 浸没
重力G / N 2.7 2.7 2.7
弹簧测力计示数F/ N 2.2 2.1 1.7
浮力F / N 0.5 0.6 1.0
浮
结论：浮力的大小跟物体浸在液体的体积有关，同种液体，物体浸在液体的体积越大，浮力越 。
（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A的重力G；
②将金属块A分别浸没在水、酒精和盐水中，读出弹簧测力计的示数。
记录数据，计算浮力：
液体种类 水 酒精 盐水
重力G / N 3.4 3.4 3.4
弹簧测力计示数F / N 3.0 3.2 2.8
浮力F / N 0.4 0.2 0.6
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 越大，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块、铝块的重力；
②把铜块、铝块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 铜块 铝块
重力G / N 9.0 2.8
弹簧测力计示数F / N 8.0 1.8
浮力F / N 1.0 1.0
浮
结论：浮力的大小跟物体的密度 （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。
（5）探究浮力大小与物体的形状的关系
①如图（a），用弹簧测力计测出橡皮泥的重力；
②如图（b），将一块橡皮泥浸没在水中，读出弹簧测力计的示数；
③如图（c），将同一块橡皮泥捏成实心五边体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数；
④如图（d），将同一块橡皮泥捏成实心球体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数。记录数据，计算浮力：
橡皮泥形状 长方体 五边体 球体
重力G / N 4.8 4.8 4.8
弹簧测力计示数F / N 3.2 3.2 3.2
浮力F / N 1.6 1.6 1.6
浮
结论：浮力的大小跟物体的形状 （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：
物体在液体中所受浮力的大小，与它浸在液体中的体积有关，与液体的密度有关；物体浸在液体中的
体积越大，液体的密度越大，浮力就越大。
三、浮力产生的原因
1. 分析浮力产生的原因
如图所示，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），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 是一对平衡 F 、F 是 F ˂F ，
压力 前 后 左 右 向下 向上
力，合力为0 一对平衡力，合力为0 F =
差
结论：浮力是液体对物体向上和向下的压力差产生的，即F = 。
浮
2. 两种特殊情况
①当物体部分浸入液体中时，如甲图所示，上表面不受液体压力，则浮力的大小F = 。
浮
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），如乙图所示，则液体对物体
向上的压力F为 ，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。甲 物体部分浸入 乙 物体沉底
第二节 阿基米德原理
一、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
【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 。
【设计实验】
（1）实验器材：弹簧测力计、物体、溢水杯、小桶、细线、水。
（2）用称重法测量浮力：先测出物体在空气中所受的重力G=F ，再读出物体浸在水中时弹簧测力计
2
的示数F，则F =F-F （如下图乙、丙所示）。
3 浮 2 3
（3）用溢水法测量排开水所受的重力：物体排开水所受的重力可以用溢水杯和弹簧测力计测出（如下
图甲、丁所示）。溢水杯中盛满水，把物体浸在水中，让排开的水流入一个小桶中，桶中的水就是被物体
排开的，用弹簧测力计测出排开的水所受的重力G =F-F 。
排 4 1
（4）实验数据表格（见下）。
【进行实验与收集数据】
（1）如图甲所示，用弹簧测力计测量空桶所受的重力G =F。将数据记入表格中。
桶 1
（2）如图乙所示，将小石块用细线系住，挂在弹簧测力计的挂钩上，测出小石块所受的重力G=F 。
2
将数据记入表格中。
（3）如图丙所示，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，将数据记入表格中。
3
（4）如图丁所示，测出此时小桶和排开的水所受的总重力F，将数据记入表格中。
4
【分析论证】
（1）根据F = F-F 计算小石块在水中受到的浮力；
浮 3 2
（2）根据G =F-F 计算出排开的水所受的重力。
排 4 1（3）分别计算实验序号1或2或3中物体受到的浮力和排开的水所受的重力，发现F =G 。即：浸
浮 排
入水中的物体所受浮力的大小等于它 所受的重力。
物体所 小桶和排开
小桶所受 物体在水中时弹 浮力 排开的水
次 受重力 水所受的总
重力 簧测力计的示数 F /N 所受的重
数 G /N 重力G /N 浮
G /N 物 F /N 总 力G /N
桶 拉 排
1 1.0 2.2 1.4 1.8 0.8 0.8
2 1.0 1.7 1.1 1.6 0.6 0.6
3 1.0 3.6 2.3 2.3 1.3 1.3
【实验结论】大量的实验结果表明：
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。
【交流与讨论】
（1）若先将物体浸入水中测量浮力，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 ；
（2）先测桶和排开液体的重力，再测桶的重力，所测桶沾水重力偏大，所测排开液体的重力偏 。
（3）物块在浸入前，水面要与溢水口相平，若水面与溢水口不平，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，会得出物体所受浮力 于排开的液体所受重力的错误结论。
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，单位是 ；
液
V 表示排开液体的体积，单位是 ；
排
g表示9.8N/kg；
F 表示物体受到的浮力，单位是 。
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 ，与物体的体
浮 液 排 浮 液 排
积、形状、密度、浸没在液体中的深度等因素 （均选填“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等于它排开的 所受的重力，
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 G，气球（飞艇）可上升，若要使气球（飞艇）降回地面，可以放出一部分气体，使排开空气的体积减小，
浮力减小。对于热气球，加热时内部空气膨胀，一部分空气排出，球内空气密度变小，使浮力大于重力而
上升；停止加热，热空气冷却，使重力大于浮力而落地。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
（4）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。
③原理：密度计放在液体中都是 的，因此受到的浮力始终等于它受到的重力并且是不变的，即
F =G 。根据F =ρ gV 可知，因为浮力F 不变，所以把它放在密度比较大的液体里，它浸入液体
浮 密度计 浮 液 排 浮
的体积 ，上浮一些；把它放在密度比较小的液体里，浸入液体的体积 ，下沉一些。所以密度计
的刻度从下往上的示数是越来越 的。（后三空均选填“大”或“小”）
第四节 跨学科实践：制作微型密度计
一、微型密度计的设计
1. 设计思路
（1）测量时要使酒精不溢出需设计哪个量?
（2）密度计质量设计多少合适?
（3）要精确地测量密度需设计哪个量?
（4）标度杆直径多少比较合适?
（5）标度杆质量不到1g怎么办?
（6）配重的标度杆怎样才能漂浮?
（7）浮子的体积多大合适?
2. 进行分析
（1）测量时要使酒精不溢出需设计的物理量
自制密度计放入盛酒精的小瓶后，可能会触碰瓶底，还可能会使酒精溢出。另外，它漂浮在不同密度
的酒精中时，作为标度杆的吸管因直径太大，可能会造成液面在吸管上的位置变化很小，使我们难以判断
酒精密度的大小。
解决方法：根据阿基米德原理F =ρ gV 和二力的平衡条件F =G 可知，
浮 酒精 排 浮 密度计
ρ gV =G ρ gV =m g ρ V =m
酒精 排 密度计 酒精 排 密度计 酒精 排 密度计
所以密度计的 决定了排开酒精的体积。
根据V =Sh=πr2h 可知，吸管（标度杆）的 影响了液面在吸管上位置的变化。
排
看来，要设计符合要求的密度计，应该着重考虑两个因素：一个是密度计的 ，另一个是标度
杆的 。
（2）估算密度计的质量对于100 mL的小瓶酒精来说，若用微型密度计测量时排开1~2 mL的酒精，一般不会导致酒精溢出。
计算1~2 mL酒精的质量（取1mL），m=ρV=0.8g/cm3×1cm3=0.8g，可以取1g。
根据物体的漂浮条件可知，我们设计的微型密度计的质量也应为 g左右。
（3）估算标度杆的直径
设标度杆的横截面积为S，设定A、B间的长度为4mm。
①如图甲，当酒精液面位于标度杆A时，ρ =0.86g/cm3
酒精
则 V =mg/ρ g=m/ρ =1g/（0.86g/cm3）=1.163cm3
排A 酒精 酒精
②如图乙，当酒精液面位于标度杆B时，ρ' =0.88g/cm3
酒精
V =mg/ρ' g=m/ρ' =1.137cm3
排B 酒精 酒精
V =V -V =1.163cm3-1.137cm3=0.026cm3
AB 排A 排B
根据V =Sh ，即0.026cm3=S×0.4cm
AB AB
所以标度杆的横截面积约S=0.07cm2，根据S=πr2 即 0.07cm2=3.14r2
可得标度杆的直径约为 mm。
（4）设计微型密度计的结构
为了使微型密度计能在酒精中竖直漂浮，需要在标度杆下部增加配重（如绕一些铜丝），但绕铜丝后
的标度杆放在酒精中会下沉，因此还要在标度杆上固定一个浮子来增大浮力。这样，微型密度计由标度杆、
浮子和配重三部分组成，配重位于最下方，浮子位于上方。
（5）估算浮子的体积（直径）
计算密度计排开酒精的体积，酒精的密度取0.86g/cm3
m排 1g
V排= = =1.16cm3
ρ水 0.86g/cm3
标度杆的体积 V=Sh=0.07cm2×8cm=0.56cm3
假设测量时标度杆一半左右露出液面（忽略重叠部分体积）
浮子的体积 V浮子=1.16cm3-0.28cm3=0.88cm3若浮子为球形，根据V =4πr3/3，则直径大约 cm。
浮子
注意浮子的形状不一定为球形，使用其他形状的浮子也可以。
二、微型密度计的制作
1. 选择材料
（1）浮子：可以用小泡沫塑料球作为浮子，也可以截一段稍粗点的塑料管，将其两头封口作为浮子。
（2）标度杆：直径约为3 mm的细塑料管、做棉签的实心塑料杆以及细的圆珠笔芯等，都可以用来做
标度杆。
（3）配重：可以在实心塑料杆下端缠上若干圈铜丝，或者在空心的细塑料管下端插入一段粗铁丝作为
配重。改变铜丝或铁丝的长度就可以调节配重。
2. 制成作品
（1）组装器材：用制作棉签的实心塑料杆（直径约为3 mm）作为标度杆，塑料杆中部套一个直径约
1.2 cm的泡沫塑料球作为浮子，下端绕有铜丝作为配重，初步做成一个微型密度计。
（2）调节配重：把这个密度计漂浮在水中调节配重。改变铜丝的长度，使密度计在水中漂浮时浮子浸
没在水中，水面上方露出一段标度杆。
（3）标记刻度：把调好配重的微型密度计放入标准消毒酒精中。待微型密度计静止时，依据液面的位
置在标度杆上做一个记号。最后，用4mm宽的彩色胶布中心对着记号贴在塑料杆上，微型密度计就做好
了。
（4）请用自制的微型密度计测量老师准备好的若干瓶密度不同的酒精，判断哪瓶酒精的密度符合消
毒酒精的要求，哪瓶密度偏大，哪瓶密度偏小。如果你的测量结果与老师公布的结论不同，请分析产生误
差的原因。
一种微型密度计 用微型密度计测量小瓶酒精的密度
