初中物理 · 力 · 浮力

铁块沉、木块浮,
水在往上托吗?

游泳时身体轻飘飘,按潜水球却要用力——液体和气体都会对浸在里面的物体产生向上的「托力」,这就是浮力

向下滑动 · 约 8 分钟
第一步 · 现象

浸在流体里,会受到向上的浮力

1 浮力从哪来?

物体放进水里,水会被「挤开」。水对物体各个面都有压强,下表面受到的向上压力往往大于上表面受到的向下压力,合起来就是一个向上的力——浮力。

空气也有浮力,只是通常比重力小很多,日常不太显眼;在水里就明显多了。

浮力方向

总是竖直向上(与重力方向相反)。

谁会产生浮力

液体、气体等流体;物体必须浸在流体中(部分或全部)。

人话版:水从下面「托」你——浸得越深、排开的水越多,托力往往越大。
第二步 · 原理

阿基米德:浮力 ≈ 排开 fluid 的重力

2300 多年前,阿基米德发现:物体在液体里受到的浮力,等于它排开的那部分液体所受的重力

2 排开体积越大,浮力越大

把方块往水里按,浸得越多,你手感觉越「顶」——因为排开的水多了,浮力变大。

初中常用公式:F = ρ g V。同一液体里,g 和 ρ 不变,所以浮力大小正比于排开液体的体积 V

F = G = ρ g V
ρ:液体密度;V:物体排开液体的体积(浸入部分对应的体积)。
注意:浮力只跟「排开多少液体」有关,跟物体自身重不重无直接关系——铁块沉,是因为重力大于浮力,不是因为「没有浮力」。
第三步 · 动手看

互动演示:调一调浸入深度

你可以试试:拖滑块改变浸入深度。木块能漂浮——超过平衡深度时会提示「按住才压得下去」;铁块怎么浸都沉。比较青色浮力箭头与红色重力箭头。

拖滑块:浸得越多,V 越大,浮力越大。

浮力 F12 N
重力 G20 N
V(示意)35%
下沉 悬浮 上浮
第四步 · 判断

沉、浮、悬浮,看谁更大

比较浮力重力(物体所受地球引力),就能判断现象:

3 三种情况

F > G:上浮(松手后最终浮到液面,可能部分露出)。

F = G:悬浮(可以停在液体中任意深度,理想情况下)。

F < G:下沉(如铁块沉底,底面还有支持力,那是另一回事)。

比较 F 与 G → 沉 · 悬浮 · 浮
同一物体浸没时 V 最大、浮力最大;是否漂浮还看物体密度与液体密度的关系(拓展:ρ < ρ 一般可浮)。
课本映射:浮力 课本映射:阿基米德原理 课本映射:物体的浮沉条件
总结