浮力的概念

浮力的概念

液体和气体对浸在其中的物体有竖直向上的托力，物理学中把这个托力叫做浮力。

漂浮于流体表面或浸没于流体之中的物体，受到各方向流体静压力的向上合力。其大小等于被物体排开流体的重力。例如石块的重力大于其同体积水的重量，则下沉到水底。浮木或船体的重力等于其浸入水中部分所排开的水重，所以浮于水面。气球的重量比它同体积空气的重力小，即浮力大于重力，所以会上升。这种浸在水中或空气中，受到水或空气将物体向上托的力叫“浮力”。例如，从井里提一桶水，在未离开水面之前比离开水面之后要轻些，这是因为桶受到水的浮力。不仅是水，例如酒精、煤油或水银等所有的液体，对浸在它里面的物体都有浮力。

浮力的作用点称为浮心，浮心显然与所排开液体体积的形心重合。

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产生浮力的原因

产生浮力的原因，可用浸没在液体内的正立方体的物体来分析。该物体系全浸之物体，受到四面八方液体的压力，而且是随深度的增加而增大的。所以这个正立方体的前后、左右、上下六个面都受到液体的压力。因为作用在左右两个侧面上的力由于两侧面相对应，而且面积大小相等，又处于液体中相同的深度，所以两侧面上受到的压力大小相等，方向相反，两力彼此平衡。同理，作用在前后两个侧面上的压力也彼此平衡。但是上下两个面因为在液体中的深度不相同，所以受到的压强也不相等。上面的压强小，下面受到的压强大，下面受到向上的压力大于上面受到的向下的压力。液体对物体这个压力差，就是液体对物体的浮力。这个力等于被物体所排开的液体的重量。当一个浮体的顶部界面接触不到液体时，则只有作用在底部界面向上的压力才会产生浮力。至于一个位于容器底面上的物体，并和容器底面密切接触，那它就只能受到向下作用于物体表面的液体压力下，所以这个物体不受浮力作用，这种现象并不多，因为只要其间有一层很薄的液膜，就能传递压强，底面就有向上的压力，物体上下表面有了压力差，物体就会受到浮力。

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浮力公式的推算

浮力公式的推算

假设有一正方体沉于水中，

F浮=F下表面-F上表面

=ρgh2*S-ρgh1*S

=ρgS*Δh

=ρgV

=mg

=G排液

当物体悬浮在液体上时(当未受外力时),F 浮＝G物

稍加说明：

（1）h2为正方体下表面到水面距离，h1为正方体上表面到水面距离，Δh为正方体之高。

（2）“F浮=ρ液gV排=G排液”最重要。

F浮=ρ液gV排的公式推导：浮力=排开液体所受重力——F浮=G排液＝m排液•g =ρ液gV排

（3）给出沉浮条件（实心物体）

ρ物＞ρ液，下沉，G物＞F浮

ρ物=ρ液，悬浮，G物=F浮（基本物体是空心的）

ρ物＜ρ液，上浮，（静止后漂浮）G物＜F浮

ρ物＜ρ液，漂浮，G物＜F浮（因为是上浮的最后境界，所以ρ物＜ρ液）ρ物＞ρ液，沉底，G物=F浮+F杯底对物的支持力（三力平衡）

阿基米德

（4）给出“露排比公式”——解漂浮题的重要公式

如果漂浮（这是重要前提！），则：ρ物∶ρ液=V排∶V物。

其中，V物=V排+V露

它的变形公式

1．（ρ液-ρ物）∶ρ液=V露∶V物

2．ρ物∶（ρ液-ρ物）=V排∶V露

…………………………………………

证明：∵漂浮

∴F浮=G物，即ρ液gV排=ρ物gV物，即ρ液V排=ρ物V物，即ρ物∶ρ液=V排∶V物（交叉相乘）

另外液体还可以产生比自身重力大的浮力

物体在液体中排开液体的重力等于物体所受浮力

但是液体可以产生比自身重力大的浮力

排液量是一个抽象的概念

排开的液体是当液体凝固时，将固体拿出，用同种液体将空档填满，用来填充的液体量就是排开的液体量

所以产生十牛的浮力不一定需要十牛重的液体，液体可以产生比自身重力大的浮力

例如:一个底面积为30平方厘米的容器中有50牛重的水，将一个底面积为25平方厘米高10厘米的柱体（密度大于水）放入水中

沉入水底（主体下方有少量水，忽略不计）。水上升至10厘米高。排水量为250立方厘米，浮力为250牛，而水只有50牛，产生的浮力是液体本身重力的5倍。

当物体在水中完全和地接触是就没有浮力了，因为底部没水就不存在浮力了。[编辑本段]

浮力之惑

质疑篇

一、压力差的局限性

一个底面积为12.56平方米,高2米的木质圆锥体，锥尖向下浸没于水下20米处。因为压力等于压强乘以面积,所以它上表面受到向下的压力大于下表面受到向上的压力，根据压力差推论，它会沉没水底。但阿基米德定律认为，它的物重小于它排出的水重，木锥会浮出水面。何况圆锥体是木头做的，而木头会浮出水面，这是自然现象的常识。

1、为什么压力差的推论与自然现象相反呢？

2、圆锥体锥尖向下或向上，根据压力差计算的结果，它们受到的浮力是不相同的。但它们排出的水都一样重，根据阿基米德定律，它们受到的浮力应相等。为什么压力差和阿基米德定律得出的结论不一样？

3、物体受到的浮力大小与物体在水中的形状、形态有关吗？

4、压力差能不能解释各种形状（包括不规则）物体在水中受到的浮力大小及其产生的原因。

5、如果压力差的适用只局限在个别、少数形状的物体。那么这个片面的推论能说明产生浮力的真正原因吗？

二、压力差的矛盾性

把一个底面光滑的木块放进装有底阀的玻璃缸内。用手把木块按住，然后往水里放水，淹没木块后，又打开阀门把水放尽。这时候拿起木块，如果检查它的底面与缸接触部位没有水。就又重新放进缸里，再用手按住，放满水。松手后，我们惊讶地发现：木块会自动浮起。（也可以用一些辅助办法让木块的底面无水。比如在木块与缸底接触的四周糊上浆糊，防止进水。但不能增加木块上浮的外来阻力。因为气体的浮力性质与液体相同，所以也可以在空气里作类似实验）根据压力差推论：如果浸没在