浮力
一、浮力的概念
浸在液体（或气体）中的物体受到液体（或气体）向上托的力叫做浮力。
浮力的方向
浮力的方向总是竖直向上的。
浮力产生的原因
浮力是由于液体对物体上下表面的压力差产生的。
$$F_{浮} = F_{下表面} - F_{上表面}$$
二、阿基米德原理
浸在液体中的物体所受的浮力，大小等于它排开的液体所受的重力。
阿基米德原理公式
$$F_{浮} = G_{排} = \rho_{液} g V_{排}$$
其中：
- $F_{浮}$ — 浮力，单位：牛顿（N）
- $G_{排}$ — 排开液体的重力，单位：牛顿（N）
- $\rho_{液}$ — 液体的密度，单位：千克/立方米（$\text{kg/m}^3$）
- $g$ — 重力加速度，$g = 9.8 \text{ N/kg}$
- $V_{排}$ — 排开液体的体积，单位：立方米（$\text{m}^3$）
阿基米德原理也适用于气体。物体在气体中受到的浮力等于它排开气体的重力。
三、物体的浮沉条件
浸没在液体中的物体，其浮沉取决于它受到的浮力和重力的大小关系。
浮沉条件
- 上浮：$F_{浮} > G$（$\rho_{物} < \rho_{液}$）
- 悬浮：$F_{浮} = G$（$\rho_{物} = \rho_{液}$）
- 下沉：$F_{浮} < G$（$\rho_{物} > \rho_{液}$）
物体漂浮时：$F_{浮} = G$，$\rho_{物} < \rho_{液}$
四、浮力的应用
- 轮船：利用空心的方法增大排开水的体积，从而增大浮力
- 潜水艇：通过改变自身重力实现浮沉
- 气球和飞艇：利用密度小于空气的气体获得浮力
- 密度计：利用漂浮条件测量液体密度
五、教学视频
📝 练习题
1. 下列关于浮力的说法中，正确的是（ ）
2. 一个体积为 $0.5 \text{ m}^3$ 的物体浸没在水中，受到的浮力是多少？（$\rho_{水} = 1.0 \times 10^3 \text{ kg/m}^3$，$g = 10 \text{ N/kg}$）
解：
物体浸没，$V_{排} = V = 0.5 \text{ m}^3$
$$F_{浮} = \rho_{水} g V_{排} = 1.0 \times 10^3 \times 10 \times 0.5 = 5000 \text{ N}$$
答：物体受到的浮力是 $5000 \text{ N}$。
3. 一个重 $5 \text{ N}$ 的物体漂浮在水面上，受到的浮力是多少？
解：
物体漂浮，处于平衡状态
$$F_{浮} = G = 5 \text{ N}$$
答：物体受到的浮力是 $5 \text{ N}$。