初中物理：计算浮力的三种方法（一网打尽）

按照在初中物理课本中出现的顺序，三种计算浮力的方法依次是：

一、利用力的平衡条件；

二、通过计算液体对物体产生的压力差（这是浮力的起源或本质）；

三、根据阿基米德原理。

注意，我们在学习阿基米德原理之前，就已经可以计算浮力了！

trong>一、利用力的平衡计算浮力。比如，一个5牛顿的木块漂浮在河水中，它受到的浮力是多少呢？

木块在竖直方向静止，所以受到的向上和向下的力一定互相抵消。向下的力只有一个重力，是5牛顿；向上的力呢？物块只与水接触，向上的力只有水给它的浮力，所以浮力必定与重力互相抵消，也等于5牛顿。

如果这个木块顺着河流漂流到海上，仍然漂浮在海面，它这时的浮力是多大呢？

它仍然在竖直方向静止，受到的向上的力和向下的力仍然平衡，竖直方向的力仍然只有重力和浮力这两个力，重力仍然是5牛顿（如果不考虑g值随地理位置的变化！），所以浮力仍然是5牛顿。

有的同学会疑惑，可是海水的密度比河水大呀？

他们应该注意：上面的分析中根本没有涉及到密度！

其实，不但这个木块在河水和海水中受到的浮力一样大，而且，它在酒精中、煤油中，只要它还是漂浮着的话，它受到的浮力还是5牛顿。

这么说吧，就算把这木块从液体中拿出，放到桌子上，沙发上，石头上，沙地上，顶在人的脑袋上，或者放在躺着的人的肚皮上，它受到的向上的支持力也仍然是5牛顿。

刚才不是在讲浮力吗？怎么换到了支持力？其实你想，木块漂浮在水上，没有沉下去，不就是因为水在“支持”木块嘛，就像桌面和沙发可以支持木块一样。

上面是重力与浮力两个力平衡的情况。如果重力与浮力不能平衡，但是第三个沿竖直方向的力参加进来，使物体在这三个力的作用下保持静止，如果物体的重力与第三个力的大小都知道，这时候仍然可以利用力的平衡计算浮力。

比如，铁块无法漂浮在水中，可是，如果把铁块挂在弹簧下面，铁块可以在水中静止而不沉底：

如果铁块受到的重力是16牛顿，弹簧对铁块的拉力是14牛顿，那水对铁块的浮力是多大呢？

一定是2牛顿。弹簧用14牛顿的力把铁块向上拉，水用2牛顿的浮力把铁块向上推，合起来与向下的16牛顿的重力互相抵消。

另一种情况：细绳从下面拉着木块，使木块完全浸没在水中。如果已知木块的重力为5牛顿，细绳的拉力是2牛顿，马上可以算出，水对木块的浮力一定是7牛顿。

这是利用力的平衡条件计算浮力。力的平衡条件与力种类和性质没有关系，可以用来分析/计算任何力（你肯定有许多次根据力的平衡条件分析/计算摩擦力吧）。

二、通过计算液体对物体产生的压力差计算浮力。课本上在讲浮力之前，先讲了液体压强，以及液体对浸在液体中的物体产生的压力。

务必注意，浮力并不是一种全新类型的力，而只不过就是液体对浸在其中的物体产生的压力的合效果。

液体对物体沿水平方向的压力总是互相抵消，液体对物体向上的压力总是大于向下的压力，向上与向下的压力差就是所谓的浮力。这就是浮力的起源或本质。
如果根据题目中的条件（液体密度，深度，物体上下表面面积等），可以算出液体对物体向上与向下的压力，浮力的大小就是二者之差。如果物体漂浮在水中，一部分露出水面，这时水对物体只产生向上的压力，这个压力的大小就等于浮力的大小。

三、根据阿基米德原理计算浮力。阿基米德原理说，浸在液体（或气体）中的物体受到的浮力，其大小等于它所排开的液体（或气体）所受的重力。

阿基米德原理总是成立的，不过我们需要注意这里的“浸在”两个字。像下面这个图，水底有一个凸起，我们可以认为这个凸起排开了一定体积的水，这部分水受到的重力有一定的大小。但是这个凸起部分并没有受到浮力。

上面讲过，浮力是液体对浸在其中的物体向上与向下的压力差，而在这图中，水对“物体”根本不产生向上的压力，当然也就谈不上浮力。

插在河底的桥桩等，虽然好像也“排开”一定体积的水，但是桥桩与河底是长在一起的，相当于上图中的凸起（只不过这次凸出到水面外了），水对它也不产生浮力。

上面两个图中的“物体”，都称不上是“浸在”液体中的，不能应用阿基米德原理。

对于浸在液体中的物体，阿基米德原理总是成立的。所以，当木块从河中漂流到海面时，阿基米德原理当然也是成立的。

但是，这时候你无法用阿基米德原理判断浮力大小的变化，因为，按照阿基米德原理，木块受到的浮力等于被它排开的水的重力，虽然海水密度比河水的大，可是我们并不知道木块在河水中与海水中排开的水的体积关系，所以无法用阿基米德原理判断浮力如何变化。

只有用力的平衡条件，判断出木块在海水与河水中受到的浮力一样大以后，根据阿基米德原理，可以判断出，木块漂流到海上时，浸在水中的体积会减小，露出水面的部分会增加。

计算浮力时，什么时候应该用哪种方法，需要根据题目的条件，根据我们已经知道或者能够从其它已知条件算出来的信息。