浮力の中学受験対策｜公式と解き方・頻出パターンを元塾講師が解説

📋 この記事で解決できる疑問

• 浮力とは何か、公式はどう使うのか
• ばねばかり・台ばかりの目盛りはどう変わるのか
• 浮く物体・食塩水・てことの複合問題の考え方
• 浮力でつまずく子に共通するポイントと勉強法

読み終えるころには、浮力の問題を見たときに「まず何を書けばよいか」が分かる状態を目指します。

📌 この章のポイント

お風呂に入ると体が軽く感じるのはなぜでしょうか。この章では、浮力の正体と公式、そして中学受験の理科の中で浮力がどんな位置づけにあるのかを整理します。

🔍 浮力の定義

浮力とは、水などの液体の中にある物体が、液体から受ける上向きの力のことです。その大きさは「物体が押しのけた液体の重さ」に等しく、この関係をアルキメデスの原理と呼びます。

押し上げる力が生まれるのは、液体の圧力（水圧）が深いところほど大きいからです。物体の下の面は上の面より深い位置にあるため、下から押す力のほうが大きくなり、その差が上向きの浮力になります。

🧮 中学受験で使う浮力の公式

浮力（g）＝液体中にある部分の体積（cm³）×液体1cm³あたりの重さ（g）

水の場合は「1cm³＝1g」と考えるため、沈んでいる体積の数字がそのまま浮力の大きさになります。食塩水などの値は問題文で与えられるのが一般的です。この「1cm³あたりの重さ」は、中学校以降では「密度」と呼ばれます。

📌 この章のポイント

浮力の問題は、パターンが変わっても手順は同じです。ここでは、私が授業で必ず最初に教えていた3ステップと、ばねばかり・台ばかりの目盛りの読み方を例題で確認します。

📋 浮力の問題を解く手順

⚖️ ばねばかりは減り、台ばかりは増える

水の入った容器（容器と水で500g）を台ばかりにのせ、先ほどの金属をばねばかりでつるしたまま沈めていくと、目盛りは次のように変わります。

• ばねばかり：浮力の分だけ軽くなる（300g→200g）
• 台ばかり：浮力の分だけ重くなる（500g→600g）

物体が水から押し上げられた分、物体は水を押し返しています（作用・反作用）。そのため2つの目盛りの合計は、沈める深さに関係なく常に800g（容器と水500g＋金属300g）です。

🆚 浮く・沈むで変わる式の立て方

たとえば体積200cm³・重さ120gの木片を水に浮かべると、浮力は重さと同じ120gです。水1cm³＝1gなので水中に沈んでいる体積は120cm³、水面から出ているのは80cm³と分かります。

📌 この章のポイント

入試の浮力は、基本の3ステップに「条件の変化」が加わった形がほとんどです。ここでは私が指導の中で繰り返し扱ってきた代表的なパターンを整理します。

📊 パターン別の着眼点

🔍 液体が重いほど浮力は大きい

先ほどの木片（体積200cm³・重さ120g）を、1cm³あたり1.2gの食塩水に浮かべた場合を考えます。浮力は重さと同じ120gで変わりませんが、120g÷1.2g＝100cm³しか沈みません。

一方、金属のように全部沈む物体なら、同じ100cm³でも水では100g、この食塩水では120gと浮力そのものが大きくなります。浮く物体は「浮力は重さで決まり、沈む体積が変わる」、沈む物体は「体積で決まり、浮力が変わる」と分けて整理しておくと混乱しません。

🔢 上昇する高さ＝沈んだ体積÷容器の底面積

底面積50cm²の容器に、先ほどの金属（100cm³）を全部沈めると、水面は100÷50＝2cm上がります。算数の「水そうの問題」とほぼ同じ考え方なので、算数が得意な子には「理科の皮をかぶった算数」と伝えると入りやすくなります。

浮いている氷が溶けても水面の高さが変わらない理由を問う問題もあります。考え方は下のよくある質問で解説しています。

📌 この章のポイント

浮力は、いつ・どの順番で取り組むかで定着度が大きく変わる単元です。家庭でできる理解の深め方と、問題演習の進め方を整理します。

🧭 学習の順番の目安

浮力を扱う学年・時期は塾のカリキュラムによって異なり、本記事では各塾の具体的な実施時期までは確認できていません。受験全体のスケジュールは学年別の中学受験ロードマップで確認できます。

📋 演習のステップ

• 基本問題：ばねばかり・浮く物体の問題を、図を描いて解く
• 標準問題：台ばかり・液体の変化・水面の上昇を組み合わせる
• 応用問題：グラフの読み取りや、てことの複合問題に取り組む

志望校で力学がどの程度出るかは、過去問を数年分並べると見えてきます。過去問に取り組む時期や年数の考え方は、中学受験の過去問の始め方と復習法で詳しく解説しています。

❓ この章のポイント

浮力について、保護者の方や受験生からよく受ける質問にお答えします。

❓ 回答

学ぶ時期は塾のカリキュラムによって異なります。私の指導経験では、てこ・ばねなど力のつり合いを学んだあと、小5〜小6で本格的に扱うケースが中心でした。正確な時期は通っている塾の年間カリキュラムで確かめてください。

❓ 回答

「浮力＝押しのけた液体の重さ」は覚える必要がありますが、暗記だけでは解けません。物体にはたらく上向きの力と下向きの力をすべて書き出し、つり合いの式を立てる手順まで身につけることが得点につながります。

❓ 回答

同じ体積を押しのけても、食塩水は水より1cm3あたりの重さが大きいため浮力も大きくなります。たとえば1cm3あたり1.2gの食塩水に100cm3沈めれば浮力は120gです。浮いている物体なら、水中に沈む体積は小さくなります。

❓ 回答

変わりません。浮いている氷は自分の重さと同じ重さの水を押しのけており、溶けるとちょうどその押しのけていた体積分の水になるためです。中学受験では理由まで説明させる問題として出ることがあります。

❓ 回答

まず解き方を教えるより、物体を図に描かせて力の矢印を書き込ませることをおすすめします。お風呂で洗面器を沈める、ペットボトルを押し込むといった体感も、浮力が「押しのけた水の量」で決まるイメージづくりに役立ちます。

❓ 回答

役立ちます。中学校の理科でも水圧と浮力は学習内容に含まれており、考え方は同じです。ただし中学校では力の大きさをN（ニュートン）で表すため、gで考える中学受験の表し方との違いに注意が必要です。