浮力とは？公式と求め方｜密度で浮く沈むも整理【理科のコツ】
読み時間目安：8〜12分
浮力とは｜求め方と密度の考え方
浮力とは、液体や気体の中で物体を上向きに押す力です。
求め方の基本は、空気中の重さ − 水中の重さです。
さらに、アルキメデスの原理「どかした液体の重さ＝浮力」と、密度による浮く・沈むの判断まで、このページでまとめて確認できます。
このページで確認すること
- 浮力がどの向きにはたらく力なのか
- 空気中の重さと水中の重さの差から浮力を求める考え方
- アルキメデスの原理と、どかした液体の重さの関係
- 密度によって浮く・沈むが変わる理由
浮力は、言葉の意味だけでなく、図の読み取りと計算が一緒に出やすい単元です。浮力で出てくる上向きの力は、水圧や圧力の考え方ともつながります。浮力・圧力・水圧の関係で迷いやすい場合は、浮力・圧力・水圧で考えにくくなる理由も参考になります。浮力・密度・力のつり合いをお子さまの状況に合わせて確認したい場合は、中学受験理科の物理分野講座・個別サポートで扱えます。
1. 浮力とは？
物体が水や空気の中にあるとき、その物体を上向きに押し上げようとする力が浮力です。プールの中で体が軽く感じるのは、この浮力がはたらいているからです。
漢字のとおり、浮く力＝浮力です。液体中だけでなく、じつは気体中でも浮力ははたらきます。
- 浮力：液体や気体の中で、物体を浮かせようとする上向きの力
- 私たちも常に空気中の浮力を受けている
- 水の中で体が軽く感じるのは、水からの浮力を受けるから
まずは、浮力は特別な場面だけの力ではなく、液体や気体の中の物体にいつもはたらく力だとつかんでおくと分かりやすくなります。
浮力の向きが分かったあとに確認したいこと
浮力は上向きにはたらく力ですが、その背景には水の深さによる圧力の違いや、水から物体が受ける力の向きがあります。浮力単体で覚えにくい場合は、圧力・水圧とあわせて見ると、なぜ上向きの力として扱うのかを整理しやすくなります。
意味は分かっても、問題になると考えにくいときは
浮力は「浮く力」と覚えるだけだと、なぜ上向きなのか、水中で軽く感じることとどうつながるのかがあいまいなまま残りやすい単元です。力の向き、重さの差、図での見方まで確認できると、バネばかりの問題でも判断しやすくなります。
- 浮力と水圧の関係から確認したい：浮力・圧力・水圧で考えにくくなる理由
- 図と計算を1対1で確認したい：中学受験理科の物理分野講座・個別サポート
2. アルキメデスの原理と浮力の求め方
浮力をくわしく調べた人が、古代ギリシャのアルキメデスです。彼が見つけた法則が、いまではアルキメデスの原理と呼ばれています。
- 物体が液体に浸かると、その物体が押しのけた液体の重さ分だけ浮力を受ける
- つまり、どかした液体の重さ＝浮力と考える
- バネばかりで測るときは、浮力＝空気中での重さ − 水中での重さ
例：空気中で60Nの物体を水中につるしたら40Nだった場合、浮力の大きさは60N − 40N ＝ 20Nです。
求め方が2通りあって混ざりやすいときは
浮力は、バネばかりの差とどかした液体の重さが、別の話ではなく同じことを表しています。公式を別々に覚えるより、2つがどうつながるかを図と計算で確認できると安定しやすくなります。
- 水圧や圧力との関係も確認したい：浮力・圧力・水圧で考えにくくなる理由
- バネばかりの差を使う問題を練習したい：中学受験理科の物理分野講座・個別サポート
3. 密度と液体の種類──氷や食塩水の話
物体が押しのけた液体の部分には、その液体の重さ分の浮力がはたらきます。液体の密度が大きいほど、同じ体積でも重さが大きい＝浮力も大きいことになります。
- 氷が水に浮く理由
→ 氷の密度は水より小さいため、水より軽い。浮力と重力がつり合う位置で浮きます。 - 食塩水などの濃い液体
→ 食塩がとけて、同じ体積でも水より重くなる（密度が大きい）。そのため受ける浮力が大きくなり、物体はより浮きやすくなります。 - 空気中の浮力
→ 空気にも重さがあるため、私たちもわずかに空気中の浮力を受けています。
浮力の問題では、密度・体積・重さがつながっています。密度の大小で浮くか沈むかを判断する見方を持っておくと、計算だけに振り回されにくくなります。
ばねばかり・水中の重さ・体積が一緒に出るときは
空気中の重さと水中の重さの差で浮力を求める問題では、ばねばかりの値だけでなく、物体がどれだけ水に入っているか、どの部分の体積を見ればよいかも問われます。図の中で「重さ」「浮力」「体積」の位置を読み分ける練習をすると、密度や水圧の問題にもつながります。
4. 浮く沈むの判断
- 物体の密度が液体の密度より小さい → 浮く
- 物体の密度が液体の密度より大きい → 沈む
- 液体の密度が大きいほど、同じ体積でもどかした液体の重さが大きくなり、浮力も大きくなる
浮く・沈むで考えにくいときは
「浮力が大きいから浮く」とだけ覚えるより、物体の密度と液体の密度を比べるところまで整理しておくと判断しやすくなります。氷や食塩水の例まで含めて見直したい場合は、中学受験理科の物理分野講座・個別サポートで、密度と浮力をつなげて確認できます。
例題の後に確認しておきたいこと
浮力の計算では、数値を入れる前に、何を差し引く問題なのか、どかした液体の重さを見る問題なのかを判断することが大切です。バネばかりの値、体積、密度が一緒に出る問題では、図の中で力の向きと数値の意味を確認してから式に進むと、答えまでの流れが見えやすくなります。
- 水圧・圧力まで広げて確認したい：圧力・水圧・気圧の考え方
- 浮力の図と計算を個別に練習したい：中学受験理科の物理分野講座・個別サポート
まとめに入る前に、浮力の次に確認する単元を選ぶ
浮力は、単独の公式だけで終わる単元ではありません。水圧、密度、ばねばかり、図の読み取りが重なって出やすいため、今どこで迷いやすいかに合わせて次の確認先を選ぶと復習しやすくなります。
| 今の状態 | 次に確認したい内容 |
|---|---|
| 浮力・圧力・水圧が混ざる | 浮力・圧力・水圧で考えにくくなる理由で、単元のつながりを整理する |
| 水の深さや面積の問題も不安 | 圧力・水圧・気圧の考え方で、水圧の基本を確認する |
| 図から式に進みにくい | 物理の図の読み取りで、力の向きと数値の意味を確認する |
| 問題ごとに解き方を確認したい | 中学受験理科の物理分野講座・個別サポートで、浮力・密度・水圧を問題に合わせて扱う |
まとめ
| ポイント | 内容 |
|---|---|
| 浮力とは？ |
|
| 求め方 |
|
| アルキメデスの原理 |
|
| 氷が浮く理由 |
|
| 液体の種類と浮力 |
|
| 密度と浮き方 |
|
まとめの後に進めやすい確認
浮力は、力の向き、重さの差、密度が一緒に出てくるため、浮力だけを切り離して覚えても、圧力・水圧・図の読み取りでまた考えにくくなることがあります。今のつまずきに合わせて、次のページで確認する内容を分けておきましょう。
- 浮力と水圧のつながりを確認する：浮力・圧力・水圧で考えにくくなる理由
- 水圧や圧力の基本を確認する：圧力・水圧・気圧の考え方
- 図から式にする練習を確認する：物理の図の読み取り
- 浮力の図と計算を個別に確認する：中学受験理科の物理分野講座・個別サポート
浮力・アルキメデスの原理クイズ
学んだ内容をクイズで確認してみましょう。「正解を見る」を押すと答えが表示されます。
| 問題 | 選択肢 | 回答 |
|---|---|---|
| 1. 浮力の定義として正しいものは？ | A. 重力に逆らう力 B. 液体中で物体を沈ませる力 C. 液体中で物体を浮かせる力 D. 圧力を発生させる力 |
|
| 2. アルキメデスの原理によれば、浮力の大きさは何によって決まる？ | A. 物体の重さ B. 液体の密度 C. どかした液体の重さ D. 液体の色 |
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| 3. 氷が水に浮く理由は？ | A. 密度が高いから B. 密度が低いから C. 水中で体積が増えるから D. 水が蒸発するから |
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| 4. バネばかりを使って浮力を計算する方法として正しいものは？ | A. 重力 − 圧力 B. 空気中の重さ − 液体中の重さ C. 液体の密度 × 体積 D. 液体の重さ × 温度 |
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| 5. 食塩水のような濃い液体では浮力はどうなる？ | A. 大きくなる B. 小さくなる C. 変わらない D. 無効になる |
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| 6. 空気中で私たちが浮力を受ける理由は？ | A. 空気の重さがあるから B. 重力が小さいから C. 気圧が高いから D. 温度が低いから |
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| 7. 浮力が働く条件として正しいものは？ | A. 液体がない時 B. 物体が完全に液体中に浸かる時のみ C. 物体が気体の中にある時のみ D. 物体が液体または気体中にある時 |
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| 8. 人が水の中で軽く感じるのはなぜ？ | A. 重力が小さくなるから B. 水の温度が低いから C. 水からの浮力を受けているから D. 空気の圧力が下がるから |
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| 9. アルキメデスの原理と特に関係が深い物理量は？ | A. 圧力 B. 密度 C. 電流 D. 電圧 |
|
| 10. 氷が水に浮かぶ条件として正しいものは？ | A. 温度が高い時 B. 氷の密度が水より低い時 C. 気圧が高い時 D. 液体の体積が小さい時 |
さいごに：イメージ＋式で「浮力」を自分のものに
浮力は、水に入ると軽く感じるという実感と、どかした液体の重さ分の浮力という考え方がセットになった単元です。
- 「氷」「食塩水」「プール」など、身近な例と結びつけてイメージする
- バネばかりを使った問題では、空気中 − 水中の重さを素早く計算する
- 密度の大小で「浮く／沈む」を判断できるようにしておく
ここまで整理できれば、浮力の文章題や応用問題にも対応しやすくなります。苦手な人は、まずは図とイメージをしっかり固めるところから始めてみましょう。
浮力は物理分野の力・重さ・密度につながる重要テーマです。浮力だけでなく、水圧や圧力との関係もあわせて見たい場合は、浮力・圧力・水圧で考えにくくなる理由も参考になります。
受験理科専門塾 しゅん吉クエスト
浮力を図と計算の両方で整理したい人へ
浮力は、イメージだけでも、計算だけでも弱点が残りやすい単元です。しゅん吉クエストでは、今回の浮力・密度だけでなく、てこ・かっ車・ふりこ・溶解度なども含めて、図で状況をつかみ、式に落とすところまで確認していきます。
