簡介
物體在液體中所受浮力的大小，隻跟它浸在液體中的體積和液體的密度有關，與物體本身的密度、運動狀态、浸沒在液體中的深度等因素無關。在水中，雖然比水密度大的物體會下沉，比如石頭、鐵塊；比水密度小的物體會上升，比如塑料、木頭，但是它們本身的浮力不變。在其他液體和氣體中也存在同樣的規律。
例如木頭能在水中漂浮，輪船能在大海中航行都是浮力的貢獻。浮力來源于物體上表面和下表面的壓力差。浮力的方向和重力相反，可以簡單地這樣理解：重力要把所有想跑的物體拉回地面，而浮力是幫助物體離開地面。
五千多年前的來自希臘的偉大的無私的物理學家阿基米德雖然是偶然發現的這一定論，但那是不是說鐵做的東西就永遠無法漂在水面上了呢?上面舉的例子都是實心的物體。如果我們把鐵塊做成一個空心的東西，就像生活中看到的輪船或者是鐵皮做的油箱，它們還是可以浮在水面上的。任何一個物體隻要它在水中排開水的重量大于它自己的重量，它就能在水中漂浮。比如我們戴上救生圈就能浮在水中就是因為救生圈幫我們“排開”了更多的水。
為了能夠飄在空中，我們就需要尋找比空氣更輕的東西。大家首先想到了氫氣，在以前，氫氣世界上已知密度最小的氣體，因此人們把氫氣充入氣球，就可以乘坐氣球在天空中飛行。但是氫氣是易燃易爆氣體，氫氣球一旦操作不慎就會爆炸，後來人們發現了另一種密度也比空氣小的氣體——氦氣。氦氣是惰性氣體，即使用火去點也點不着，所以人們逐漸用氦氣球和熱氣球取代氫氣球。
實驗探究
實驗探究：浮力的大小和哪些因素有關
【提出問題】浮力的大小跟哪些因素有關。
【猜想與假設】
（1）浮力的大小可能跟物體浸在液體中的體積有關
（2）浮力的大小可能跟液體的密度有關。
（3）浮力的大小可能跟物體的密度有關。
（4）浮力的大小可能跟 液體的深度有關。
【設計實驗】取彈簧測力計、體積相同的鐵球和銅球、盛有相同體積鹽水和水的燒杯，利用稱重法測量不同情況下鐵球和銅球受到的浮力，來驗證猜想。
【進行實驗與收集數據】
（1）探究浮力的大小跟物體浸沒在液體中的深度的關系
使用彈簧測力計測出鐵球的重力和浸沒在相同液體中的不同深度時的拉力大小，并記錄數據。可以發現，物體的拉力沒有變化。
可得出以下實驗結論：浮力的大小跟物體浸沒在液體中的深度無關。
（2）探究浮力的大小跟物體浸在液體中的體積的關系
使用彈簧測力計測出鐵球的重力和浸在相同液體中體積不同時的拉力大小，并記錄數據。可以發現，物體的拉力随浸沒在液體中的體積改變。
可得出以下實驗結論：浮力的大小跟物體浸在液體中的體積有關。物體浸在液體中的體積越大，物體所受的浮力就越大。
（3）探究浮力的大小跟液體的密度的關系
使用彈簧測力計測出鐵球的重力和浸沒在密度不同的液體中時的拉力大小，并記錄數據。（注意：實驗時要使鐵球浸沒的深度相同）可以發現，物體在密度不同的液體中拉力改變。
可得出以下實驗結論：浮力的大小跟液體的密度有關。液體的密度越大，物體所受浮力就越大。
（4）探究浮力的大小跟物體的密度的關系
使用彈簧測力計分别測出體積相同的銅球和鐵球的重力以及浸沒在水中時的拉力大小，并記錄數據。（注意：實驗時要使銅球和鐵球浸沒的深度相同）可以發現，銅球和鐵球的拉力雖然不同，但F浮=G－F拉相同。
可得出以下實驗結論：浮力的大小跟物體的密度無關。
【實驗結論】物體在液體中所受的浮力的大小，隻跟它浸在液體中的體積和液體的密度有關。物體浸在液體中的體積越大、液體的密度越大，物體所受的浮力就越大。
【注意事項】
（1）在探究過程中，應注意沿豎直方向拉彈簧測力計，且物體不能與容器底部或側壁相接觸。
（2）讀數時，應等彈簧測力計示數穩定後再讀數。
（3）實驗時燒杯内的液體體積要适中，應以能浸沒物體又不能溢出液體為準。
（4）探究過程中，把物體浸入液體時要緩慢，以免濺出液體。
【實驗思想方法】
控制變量法：本實驗主要應用了控制變量法；
轉換法：在探究過程中，通過彈簧測力計的示數的變化情況來反應物體所受浮力的變化情況，這裡應用了轉換法；
比較法：在探究過程中，通過比較物體在不同條件下所受的浮力，從而分析得到影響浮力大小的因素，這裡應用了比較法；
稱重法。
基本概念
定義
浸在流體内的物體會受到流體豎直向上托起的作用力叫作浮力。
解釋
浮力的方向：與重力方向相反，豎直向上。
浮力産生的原因：浸在液體或氣體裡的物體受到液體或氣體對物體向上的和向下的壓力差。
物體在液體中下表面受到的壓力大于物體在液體中上表面受到的壓力，所以合力為F向上-F向下，原因是液體内部向各個方向都有壓強，那麼物體上表面受到液體給它的一個向下的壓力，而物體下表面受到液體給它的一個向上的壓力。由于在同種液體中，深度越大，壓強越大，所以物體下表面受到的壓力很明顯要大于物體上表面受到的壓力，所以是F向上-F向下（理論推導）。
浮心
浮力的作用點稱為浮心。浮心顯然與所排開液體體積的形心重合。
實物分析
産生浮力的原因，可用浸沒在液體内的正立方體的物體來分析。該物體系全浸之物體，受到四面八方液體的壓力，而且是随深度的增加而增大的。所以這個正立方體的前後、左右、上下六個面都受到液體的壓力。因為作用在左右兩個側面上的力由于兩側面相對應，而且面積大小相等，又處于液體中相同的深度，所以兩側面上受到的壓力大小相等，方向相反，兩力彼此平衡。同理，作用在前後兩個側面上的壓力也彼此平衡。但是上下兩個面因為在液體中的深度不相同，所以受到的壓強也不相等。上面的壓強小，下面受到的壓強大，下面受到向上的壓力大于上面受到的向下的壓力。液體對物體這個壓力差，就是液體對物體的浮力。這個力等于被物體所排開的液體的重力。
總結
當一個浮體的頂部界面接觸不到液體時，則隻有作用在底部界面向上的壓力才會産生浮力。至于一個位于容器底面上的物體，這種現象并不多，因為隻要其間有一層很薄的液膜，就能傳遞壓強，底面就有向上的壓力，物體上下表面有了壓力差，物體就會受到浮力。
産生原因
物體上下表面由于處于液體(或氣體)的深度不同，受到液體(或氣體)的壓力也不等，下表面受到的向上的壓力大于上表面受到的向下的壓力，這兩個壓力之差形成了浮力。浮力的大小與物體排開的液體(或氣體)的多少密切相關。
以浸在液體中的物體為例，由于液體會産生壓強，而且壓強随深度增加而變大，且液體内部向各個方向都有壓強，因此物體下底面受到的液體向上的壓力較大，上底面受到的液體向下的壓力較小，物體上、下底面的壓力差即表現為豎直向上的浮力。側面所受到的壓力相互抵消。
影響因素
浮力與物體浸入液體中的體積和液體的密度有關。與物體在液體中的深度、物體的形狀、質量、密度、運動狀态等因素無關。
定理推算
推算
假設有一實心正方體沉于水中，則
F浮=F下表面－F上表面
=ρ液gh下S－ρ液gh上S（其中S指的是該物體的底面積，h是該物體的高）
=ρ液gSΔh
=ρ液gV排
=γV排（m排g）
=G排，
當物體懸浮在液體上時(當未受外力時)，F浮=G物。
稍加說明：
（1）h2為正方體下表面到水面距離，h1為正方體上表面到水面距離，Δh為正方體之高。
（2）其中“F浮=ρ液gV排=G排”最重要。
F浮=ρ液gV排的公式推導：浮力=排開液體所受重力，即：F浮=G排=m排g =ρ液gV排
（3）給出物體沉浮條件（實心物體）
ρ物＞ρ液，物體下沉 ，G物＞F浮
ρ物=ρ液，物體懸浮 ，G物=F浮（基本物體是空心的）
ρ物＜ρ液，物體上浮，（靜止後漂浮）G物浮
ρ物＜ρ液，物體漂浮，G物=F浮（因為是上浮的最後境界，所以ρ物＜ρ液）
ρ物＞ρ液，物體沉底 ，G物=F浮+F支（三力平衡）。
注：物體在液體中浮沉時共有上浮、下沉、懸浮、漂浮、沉底五種狀态。
（4）給出“露排比公式”——解漂浮題的重要公式
如果物體漂浮， 則：ρ物∶ρ液=V排∶V物。
其中，V物=V排+V露。
變形公式
1．（ρ液-ρ物）∶ρ液=V露∶V物
2．ρ物∶（ρ液-ρ物）=V排∶V露
另外液體還可以産生比自身重力大的浮力，物體在液體中排開液體的重力等于物體所受浮力，但是液體可以産生比自身重力大的浮力，排液量是一個抽象的概念，排開的液體是當液體凝固時，将固體拿出，用同種液體将空檔填滿，用來填充的液體量就是排開的液體量。
所以産生10N的浮力不一定需要重10N的液體，液體可以産生比自身重力大的浮力。物體在水中完全和底部接觸時就沒有浮力了，因為底部沒液體就不存在浮力了。
定律發現
公元前245年，赫農王命令阿基米德（Archimedes）鑒定一個皇冠。赫農王給金匠一塊金子讓他做一頂純金的皇冠。做好的皇冠盡管與先前的金子一樣重，但國王還是懷疑金匠摻假了。
他命令阿基米德鑒定皇冠是不是純金的，但是不允許破壞皇冠。這似乎是件不可能的事情。在公共浴室内，阿基米德注意到他的胳膊浮到了水面上。這時他腦中閃現出一絲模糊的想法。他把胳膊完全放進水中全身放松，這時胳膊又浮到水面上。
他站了起來，浴盆四周的水位下降；再坐下去時，浴盆中的水位又上升了。
他躺在浴盆中，水位則變得更高了，而他也感覺到自己變輕了。他站起來後，水位下降，他則感覺到自己重了。一定是水對身體産生向上的浮力才使得他感到自己輕了。
他把差不多一樣大的石塊和木塊同時放入浴盆，浸入水中。石塊下沉到水裡，但是他能感覺到石塊變輕了。而且，他必須要向下按着木塊才能把它完全浸沒水中。這表明在下沉的情況下，浮力與物體的排水量（物體體積）有關，而不與物體重量有關。相同質量下，物體在水中感覺有多重一定與它的密度（物體單位體積的質量）有關。
阿基米德因此找到了解決國王問題的方法，問題關鍵在于密度。如果皇冠裡面含有其他金屬，它的密度會不相同，在重量相等的情況下，這個皇冠的體積是不同的。
把皇冠和等重的金子放進水裡，結果發現皇冠排出的水量比金子的大，這表明皇冠是摻假的。
最重要的是，阿基米德發現了浮力原理，即浸入靜止流體中的物體受到一個浮力，其大小等于該物體所排開的流體重量。
計算公式
阿基米德原理公式
根據浮力的定義得出阿基米德原理：F浮=G排，
進一步還可以得出：F浮=G排=m排g=ρ液gV排；
使用下标時，F浮=G物=m物g=ρ物gV排=ρ物gV物=ρ液gh下S－ρ液gh上S。
露排比公式
如果是物體漂浮（這是重要前提），則：ρ物∶ρ液=V排∶V物。其中，V物=V排+V露
它的變式：（ρ液-ρ物）∶ρ液=V露∶V物ρ物∶（ρ液-ρ物）=V排∶V露，證明如下：
∵物體漂浮，∴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）。
其他公式
示重差法（稱重法）：F浮=G－F拉（空氣中物體的重力減去物體浸在液體中的重力）。
公式法（即阿基米德原理）：F浮=G排=m排g=ρ液gV排（=γV排）。
漂浮、懸浮法：F浮=G物（其實就是給物體做受力分析，當物體靜止時，保持平衡狀态，即重力和浮力大小相等）。
壓力差法：F浮=F向上－F向下（上下壓力差，也就是從浮力的定義出發，給物體做受力分析，物體在水中收到水上面和下面的壓強，相減即為浮力大小）。
貼地法
當物體和容器底部緊密接觸時，即物體下部沒有液體。此時物體沒有受到液體向上的壓力，即F浮=0，例：正方體，圓柱體等底面平整，接觸容器底是下部沒液體浮力為0，其餘例如球類，不能完全緊密接觸時浮力不為0。
應用領域
1．空心法
木頭漂浮于水面是因為木材的密度小于水的密度。把樹木挖成“空心”就成了獨木舟，自身重力變小，可承載較多人，獨木舟排開水的體積變大，增大了可利用的浮力，牙膏卷成一團，沉于水底，而“空心”的牙膏皮可浮在水面上，說明“空心”可調節浮力與重力的關系。采用“空心”增大體積，從而增大浮力，使物體能漂浮在液面上。
2．輪船
輪船能漂浮在水面的原理：鋼鐵制造的輪船，由于船體做成空心的，使它排開水的重增大，受到的浮力增大，這時船受到的浮力等于自身的重力，所以能浮在水面上。它是利用物體漂浮在液面的條件F浮=G來工作的，隻要船的重力不變，無論船在海裡還是河裡，它受到的浮力不變。（隻是海水河水密度不同，輪船的吃水線不同）根據阿基米德原理，F浮=ρ液gV排，它在海裡和河裡浸入水中的體積不同。輪船的大小通常用它的排水量來表示。所謂排水量就是指輪船在滿載時排開水的質量.輪船滿載時受到的浮力F浮=G排=m排g。而輪船是漂浮在液面上的，F浮=G船+G貨=m船g+m貨g，因此有m總=m船+m貨。
3．潛水艇
浸沒在水中的潛水艇排開水的體積，無論下潛多深，始終不變，所以潛水艇所受的浮力始終不變.潛水艇的上浮和下沉是靠壓縮空氣調節水艙裡水的多少來控制自身的重力而實現的（改變自身重力：排水充水）。若要下沉，可充水，使F浮＞G。在潛水艇浮出海面的過程中，因為排開水的體積減小，所以浮力逐漸減小，當它在海面上行駛時，受到的浮力大小等于潛水艇的重力（漂浮）。
4．氣球和飛艇（浮空器）
氣球和飛艇裡充的是密度小于空氣的氣體，熱氣球裡充的是被燃燒器加熱、體積膨脹、密度變小了的熱空氣。F浮=ρ空氣gV，G球=ρ氣gV+G殼，當F浮≥G球時，氣球或飛艇可升上天空。若要使充氦氣或氫氣的氣球或飛艇降回地面，可以放出球内的一部分氣體，使氣球積縮小，浮力減小，使浮力小于G球。對于熱氣球，隻要停止加熱，熱空氣冷卻，氣球體積就會縮小，減小浮力，使浮力小于G球而降回地面。（同理，熱空氣的向上，冷空氣的向下，形成了對流——風）。
5．密度計
測量物體密度的儀器是密度計。密度計是利用物體浮在液面的條件來工作的，用密度計測量液體的密度時，它受到的浮力總等于它的重力，由于密度計制作好後它的重力就确定了，所以它在不同液體中漂浮時所受到的浮力都相同，根據可知：待測液體的密度越大，密度計浸入液體中的體積則越小，露出部分的體積就越大；反之待測液體密度越小，密度計浸入液體中的體積則越大，露出部分的體積就越小，所以密度計上的刻度值是“上小下大”。
6．鹽水選種
長得很飽滿的小麥種子，密度超過1.2×10³kg/m³，而幹癟的或被蟲子蛀壞了的種子的密度都比飽滿的種子的密度小得多。
用鹽和水配置成密度在1.16×10³kg/m³～1.2×10³kg/m³之間的鹽水，把小麥種子放進去，密度超過1.2×10³kg/m³的飽滿種子因為受到的浮力小于它們所受的重力會沉在水底；密度小于鹽水密度的種子則會在鹽水中上浮。然後用漏網把上浮的種子撈出來，這樣種子就能很容易地被分開了。
疑問解答
1．附着在水底的氣泡為什麼不上浮
很多時候我們會看到一些氣泡附着在水下的物體上不上浮，如果知道有關“粘滞性”的知識的話就不會感到奇怪了。超流體中不會出現有氣泡不上浮的現象，但日常所見的水不是超流體，水是有粘滞性的，雖然水的粘滞性很小，一般情況下小于浮力。熬碗糨糊，就會看到更多的氣泡不上浮現象的。小氣泡不會上浮，是由于水分子與容器壁間具有一種相互吸附的力，這個力十分微小，浮力總是比它要大的。
加熱的水中會産生氣泡，是因為随着水溫的升高，水對空氣的溶解能力下降，飽和後多餘的空氣被析解出來并聚集形成氣泡。在此過程中由于容器壁是粗糙的，氣泡很容易首先被吸附在容器壁上，如果沒有浮力作用這些氣泡将會永遠被吸附在同一位置上，直到氣泡中的空氣被再次溶解，顯然通常情況下是不會有這麼頑強的氣泡的。你用透明的杯子盛一杯可樂，杯壁上會有很多氣泡吧？放上兩天，還有氣泡嗎？因為壓力減小而溢出的二氧化碳在敞口杯中是不可能被二次溶解的，它們上哪兒了？水的粘滞性和粗糙的容器壁的吸附力是能讓小氣泡暫時升不起來，但這并不證明它們沒受浮力作用。隻要時間足夠長，浮力最終是會戰勝其它力的效應，最終把氣泡推上來的。
2．失重狀态下還有浮力嗎
失重狀态有兩種情況，一是完全失重，二是不完全失重。在地球表面附近，當物體有向下的加速度時，物體即處于失重狀态，如果加速度小于自由落體加速度，則處于不完全失重狀态，如果加速度等于自由落體加速度，則物體處于完全失重狀态。
當液體和浸入在液體内部的物體處于完全失重狀态的情況下，物體不受到浮力的作用；而處于不完全失重的狀态下，浮力仍存在，但比通常情況下的浮力要減小一些。這是由于當液體不受重力時，其無法流動，且在無重力時流體内壓強不再存在，而浮力産生原因為物體受到的上下表面壓力差（前提是壓強差），所以完全失重時物體将不再受到浮力。
3．同一物質間是否存在浮力作用
沒有其它物體的時候，隻要有密度差，熱水和冷水間也是有浮力作用的，否則熱循環就是不可能的。熱對流的産生就是由于熱水密度比較小所以被冷水的浮力推上來了，雖然冷水和熱水并不是兩種物體。當然，熱量除了對流之外還有擴散、輻射等多種傳播方式，某些加熱器位于上部的“熱得快”能加熱到底部的水是很正常的，水導熱本來就是很快的。即使流體中沒有其它物體，隻要有密度差、有引力，就有浮力現象。接觸當然是必要的，浮力不可能隔空傳遞。
4．位于容器底部的物體是否仍受浮力作用
有人說一個位于容器底面上的物體，并和容器底面密切接觸，那它就隻能受到向下作用于物體表面的液體壓力下，所以這個物體不受浮力作用。
上面這段話并不是完全正确的，它成立需要兩個條件：
（1）物體的側表面必須是豎直或向内傾斜的，不能向外傾斜；
（2）物體的下表面必須在技術上保證與容器底緊密接觸，不能有液體滲入其間。
沉在水底的物體實際上是受到三個力的作用：受的水的浮力，容 器對它的支持力，以及自身重力
這時受力情況：F浮+F支=G物
當然如果物體是在水底與容器接觸的地方沒有空氣（真空）時，那麼物體就沒有受到水的浮力作用。
5．液體能否浮起比其自身重力更大的物體
有人根據阿基米德原理的表述認為液體不能浮起比其自身重力更大的物體，其實這是一個錯誤的推論，原因是原理中表述的是“浮力等于物體排開的液體受到的重力”，注意這裡的關鍵是“排開”，通過巧妙設計，我們完全可以做到讓“物體排開的液體的體積”大于“液體原來的總體積”（加引号是為了突出強調）。
例如：取一個圓柱形容器，再加工出一個直徑比容器的内徑稍小一點的圓柱形木塊，讓兩個圓柱體等高，以利于觀察。在容器中倒入很少量的水（關鍵是要使水的質量要遠小于圓柱體木塊質量），再将圓柱體木塊放入容器中，你會發現水在圓柱體的四周上升起來，将木塊浮起（效果就是木塊比容器口高出一些來）。
