「水の中に入れると、ばねばかりの目もりが小さくなるのはなぜ？」「ういている木の、水の中にある部分の体積を求める問題が苦手」
浮力は、中学受験の理科の物理分野で、計算問題としてよく出題される単元です。ばねばかりの目もりの変化、ういている物体の水中部分の体積、台ばかりの目もりの変化などが問われます。てこやばねと組み合わせた問題も出ます。
浮力の問題は、たった1つの原理で解けます。この記事では、塾なしで中学受験を目指すご家庭に向けて、浮力の基本の原理と、よく出る問題の解き方を整理し、家での覚え方をまとめました。
浮力とは
水などの液体の中に物体を入れると、物体は上向きの力を受けます。この力を浮力といいます。おふろに入ると体が軽く感じるのも、浮力のためです。
浮力の大きさは、次の原理で決まります。
浮力の大きさ＝物体がおしのけた液体の重さ
これを「アルキメデスの原理」といいます。水1cm³の重さは1gなので、水の中では、物体の水中部分の体積（cm³）と同じ数のg（グラム）の浮力を受けます。
水中では「おしのけた水の体積（cm³）＝浮力（g）」。この1つで、ほとんどの問題が解けます。
ばねばかりの目もりの変化
例題1：空気中でばねばかりにつるすと100gを示す物体を、全部水に入れたところ、ばねばかりは70gを示しました。浮力は何gですか。また、この物体の体積は何cm³ですか。
浮力は、100－70＝30gです。浮力が30gなので、おしのけた水は30g、つまり30cm³です。物体の体積は30cm³です。
例題2：体積50cm³、重さ200gの金属を、ばねばかりにつるして全部水に入れました。ばねばかりは何gを示しますか。
浮力は、おしのけた水50cm³の重さで50gです。ばねばかりは、200－50＝150gを示します。
ばねばかりの目もり＝物体の重さ－浮力。
ういている物体
物体が水にういて止まっているとき、物体の重さと浮力がつり合っています。
ういている物体の浮力＝物体の重さ
例題3：重さ60g、体積100cm³の木片が、水にういています。水の中にある部分の体積と、水の上に出ている部分の体積を求めましょう。
ういているので、浮力は木片の重さと同じ60gです。浮力60gは、おしのけた水60cm³の重さなので、水の中にある部分は60cm³です。水の上に出ている部分は、100－60＝40cm³です。
うくか、しずむか
物体を全部水に入れたときの浮力が、物体の重さより大きければうき、小さければしずみます。言いかえると、1cm³あたりの重さが、水（1g）より軽い物体はうき、重い物体はしずみます。
1cm³あたりの重さが1gより軽ければうき、重ければしずむ（水の場合）。
食塩水の中の浮力
食塩水は、1cm³あたりの重さが水より重いので、同じ体積をおしのけても、浮力は大きくなります。
例題4：1cm³の重さが1.2gの食塩水に、体積50cm³の物体を全部しずめました。浮力は何gですか。
おしのけた食塩水は50cm³で、その重さは50×1.2＝60gです。浮力は60gです。
海で泳ぐと、プールより体がうきやすいのは、海水が真水より重いからです。
台ばかりの目もりの問題
水を入れた容器を台ばかりにのせ、ばねばかりにつるした物体を水に入れる問題もよく出ます。
例題5：水を入れた容器をのせた台ばかりが500gを示しています。ばねばかりにつるした物体を水の中に入れたところ、物体は30gの浮力を受けました（物体は容器の底についていません）。台ばかりは何gを示しますか。
物体が水から上向きに30gの浮力を受けると、その反作用で、水（容器）は物体から下向きに30gの力を受けます。台ばかりは、500＋30＝530gを示します。
物体が受けた浮力の分だけ、台ばかりの目もりは増えます。
半分だけ水に入れたとき
物体の一部だけを水に入れたときは、水の中に入っている部分の体積だけで浮力を考えます。
例題6：体積60cm³、重さ150gの物体をばねばかりにつるし、体積の半分だけを水に入れました。ばねばかりは何gを示しますか。
水中部分の体積は60÷2＝30cm³なので、浮力は30gです。ばねばかりは、150－30＝120gを示します。
物体を少しずつ水に入れていくと、全部入るまでは浮力がだんだん大きくなり、全部入ったあとは、深くしずめても浮力は変わりません。
浮力は「水中にある部分の体積」で決まります。全部しずんだら、深さによって変わりません。
よくあるまちがいと対策
- 浮力を物体の重さで考える：浮力はおしのけた液体の重さで決まる
- ういている物体の浮力を、体積全部で計算する：ういているときは、浮力＝物体の重さ
- 食塩水でも1cm³＝1gで計算する：液体の1cm³あたりの重さを使う
- 台ばかりの目もりが変わらないと考える：浮力の分だけ増える
家庭での覚え方のコツ
おふろで体験する
おふろで、ペットボトルを水にしずめようとしてみましょう。深くしずめるほど、手に強い力を感じます。浮力が、しずめた体積で大きくなることが実感できます。
卵を食塩水にうかべる
コップの水に生卵を入れるとしずみますが、食塩をたくさんとかしていくと、卵がうき上がってきます。液体が重くなると浮力が大きくなることを、目で確かめられます。
キッチンスケールで調べる
水を入れたコップをキッチンスケールにのせ、指を水に入れてみてください（コップにふれないように）。目もりが増えることが分かり、台ばかりの問題の理解につながります。
浮力のよくある質問
何年生で学びますか？
浮力は、小学校の授業ではくわしく学ばない内容です。中学受験向けの教材では、6年生ごろに物理分野の応用として学ぶことが多い単元です。
てこやばねとの組み合わせ問題は出ますか？
はい、てこの一方に水中の物体をつるす問題や、ばねばかりの目もりを求める問題がよく出ます。てこのつり合いやばねののびを先に確認しておきましょう。
体積の計算が苦手です。
浮力の問題では、cm³とgの換算をよく使います。単位の換算と立体の体積で、体積の計算を確認しておきましょう。
練習問題にチャレンジ
問題1：体積40cm³の物体を全部水にしずめたとき、受ける浮力は何gですか。
問題2：重さ120g、体積40cm³の物体をばねばかりにつるし、全部水に入れました。ばねばかりは何gを示しますか。
問題3：重さ45gの物体が水にういています。水の中にある部分の体積は何cm³ですか。
問題4：1cm³の重さが1.1gの液体に、体積20cm³の物体を全部しずめました。浮力は何gですか。
答え
問題1：40gです。
問題2：120－40＝80gです。
問題3：浮力は45gなので、45cm³です。
問題4：20×1.1＝22gです。
練習プリント（無料）
この記事の内容をたしかめる「初級」の練習プリントです。問題1ページと、解答・要点まとめ1ページのA4のPDFです。印刷して使ってください。
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まとめ：浮力は「おしのけた液体の重さ」
浮力の大きさは、物体がおしのけた液体の重さで決まります。水中では「おしのけた体積（cm³）＝浮力（g）」です。ういている物体は浮力と重さがつり合い、ばねばかりの目もりは「重さ－浮力」、台ばかりの目もりは浮力の分だけ増えます。
