浮力的计算是流体力学中的核心难题其中一个，其技巧需根据物体情形和已知条件灵活选择。下面内容是六种常用计算技巧的综合解析：
一、阿基米德原理法（普适性最强）
公式：
\[ F\text浮}} = \rho\text液}} \cdot g \cdot V_\text排}} \]
适用条件：
- 适用于液体和气体中的任何浸没或部分浸入情况
- 需已知液体密度（\(\rho\text液}}\)）和物体排开流体的体积（\(V\text排}}\)）
案例：
若正方体边长为0.1m完全浸没水中，则：
\[ V\text排}} = (0.1) = 0.001 \text m} \]
\[ F\text浮}} = 1000 \text kg/m} \cdot 9.8 \text N/kg} \cdot 0.001 \text m} = 9.8 \text N} \]
二、称量法（实验常用）
公式：
\[ F\text浮}} = G\text物}} – F_\text拉}} \]
操作：
- 先用弹簧测力计测物体在空气中的重力\(G_\text物}}\)
- 再测浸入液体后的拉力\(F_\text拉}}\)
特点： - 直接反映浮力大致，适用于不制度物体
- 需排除容器壁摩擦力的干扰
三、压力差法（制度物体适用）
公式：
\[ F\text浮}} = F\text向上}} – F\text向下}} \]
推导：
对于浸没的正方体，上下表面压强差为：
\[ \Delta P = \rho\text液}} \cdot g \cdot (h\text下}} – h\text上}}) \]
\[ F\text浮}} = \Delta P \cdot S = \rho\text液}} \cdot g \cdot S \cdot \Delta h \]
适用限制：
- 需物体表面制度且能明确计算压力差
- 不适用于复杂几何形状的物体
四、平衡条件法（漂浮/悬浮专用）
公式：
\[ F\text浮}} = G\text物}} \]
扩展应用：
- 漂浮时\(\rho\text物}} < \rho\text液}}\)，且满足：
\[ \frac\rho\text物}}}\rho\text液}}} = \fracV\text排}}}V\text物}}} \] - 悬浮时\(\rho\text物}} = \rho\text液}}\)，\(V\text排}} = V\text物}}\)
五、密度比较法（快速判断沉浮）
判断依据：
| 密度关系 | 物体情形 | 浮力与重力关系 ||——————-|———-|—————-|| \(\rho\text物}} > \rho\text液}}\) | 沉底 | \(F\text浮}} < G\text物}}\) || \(\rho\text物}} = \rho\text液}}\) | 悬浮 | \(F\text浮}} = G\text物}}\) || \(\rho\text物}} < \rho\text液}}\) | 漂浮 | \(F\text浮}} = G\text物}}\) |
六、独特场景处理
- 容器底紧密接触：
若物体与容器底完全贴合（无液膜），则\(F_\text浮}} = 0\)（如平底正方体沉底） - 空心物体：
通过增大排开体积实现漂浮，例如轮船的\(V_\text排}}\)远大于钢材实际体积 - 气体浮力：
公式仍适用，将\(\rho\text液}}\)替换为\(\rho\text气}}\)（如氢气球计算）
注意事项
- 浮力与深度无关：完全浸没后浮力不再随深度变化
- 液体密度影响：盐水与清水中同一物体浮力不同
- 计算单位统一：确保\(\rho\text液}}\)（kg/m3）、\(V\text排}}\)（m3）、\(g\)（9.8 N/kg）单位匹配
通过综合运用这些技巧，可解决从简单制度物体到复杂工程结构的浮力计算难题。实际应用中需优先选择已知条件最匹配的公式，并注意物理量的单位换算。
