阿基米德原理
从一缸溢出的洗澡水出发，搞懂浮力为何等于排开液体的重力
按 空格/→ 演示下一步
全部页面点击任意一页，跳回舞台从这页播放
阿基米德原理
从一缸溢出的洗澡水出发，搞懂浮力为何等于排开液体的重力
什么是浮力
上一页说阿基米德原理给出了浮力的大小，但浮力到底从哪儿来？把球按进水里时，那股往上顶的力是怎么产生的？
一只手挤得比另一只用力，气球就向用力小的一边跑——差值决定方向
浮力的方向与作用点
上一页我们知道了什么是浮力——它来自液体对物体上下表面的压力差。既然存在压力差，那这股合力到底朝哪边推？又作用在物体的哪个位置？两个问题一旦搞清楚，浮力的力学分析就完整了。
手推水球的力竖直向上，作用点在水球底部——与浮力方向作用点完全一致
用测力计测量浮力
用测力计两次称重，把浮力变成两次读数的差。
排开液体的体积
把一块石头慢慢按进装满水的脸盆，水会从盆沿溢出来。溢出的那部分水的体积，正好等于石头浸在水里的那部分体积。
人的身体占去的水下空间，就是水位上升所对应的水量——彼此让出同一份体积
排开液体的质量与重力
上一页我们用溢水杯测出了物体排开液体的体积 V排。但体积还不够——浮力是力，需要的是「重量」。这页把 V排 一步步变成 G排。
溢出的水收集起来称一称——它的重力就是浮力的大小
浸入程度与排开体积
图分两条分支：左边部分浸没，V排随深度增加；右边完全浸没后，V排不再变化。
浮力与排开重力的关系探究
用对比实验同时测出浮力和排开水的重力，看两者是否相等。
阿基米德原理内容
前几页的实验已经告诉我们：浮力等于物体排开液体的重力。但"等于"还停留在定性层面，要真正能解题，还得把它写成可以代入数字的公式。
天平平衡靠两边重力相等；浮力等于排开液体重力，也是平衡的结果——不是巧合
原理的验证与分析
从已知假设出发，三组单变量实验汇向同一结论，验证原理普适性。
浮力与排开重力的表达式对比
F浮与G排可以画等号，却不是同一个力；ρ液、V排、m排的角色容易混淆。
- 物理意义：液体对物体向上的作用力
- 计算公式：F浮＝ρ液gV排
- V排：物体浸入液体部分的体积
- 与G排：大小相等但作用对象不同
- 物理意义：被排开液体受到的重力
- 计算公式：G排＝m排g＝ρ液gV排
- m排：与浸入部分等体积液体的质量
- 与F浮：大小相等但作用对象不同
体积-质量-密度的关系推导
从V排到m排再到ρ液的逻辑链
阿基米德原理知识结构图
沿箭头读因果链：浸入→排开→浮力
核心概念自测
将体积相同的铁块分别完全浸没在水和酒精中（ρ水>ρ酒精），关于两者所受浮力，下列说法正确的是？
知识要点回顾
- ✓浮力等于排开液体的重力（核心等式）
- ✓V排→m排→G排→F浮 是完整的推导链
- ✓浮力本质是物体上下表面的压力差
- ✓浮沉取决于ρ物与ρ液的相对大小
课后思考
先合上书自己想一想，再翻开参考答案对照思路。
参考答案浮力源于液体上下表面压强不同，下表面更深、压强更大，对物体向上的合力恰等于被排开液体的重力。
参考答案浮力始终等于船的自重与货重之和，不变。但海水密度更大，排开同体积海水更重，因此船可装载更多货物。
参考答案同样成立，空气也是流体。热气球受到的浮力等于它排开空气的重力，即 F浮=ρ空气·V·g。