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一吨木头的重量再加上木头所排开的空气的重量；而铁的真正重量则是在空
气中一吨铁的重量再加上铁所排开的空气的重量。
但是，一吨木头所占的体积大约是一吨铁的 16 倍，一吨木头的体积约占
2 立方米，而一吨铁约占 1／8 立方米。我们知道空气的重量是每立方米 1．29
公斤，所以木头和铁所排开的空气重量分别为 2．58 公斤和 0．16 公斤，两者
相差约 2．42 公斤！也就是一吨木头比一吨铁重 2．42 公斤。确切地说，在空
气里重一吨的木头的真正重量，比在空气里重一吨的铁的真正重量重。
因此对于这个问题，正确的答案应是：如果是在空气中称它们，然后在
真空中比较的话，一吨木头重。可见弄清在什么条件下称重量，以及在什么
条件下进行比较，对于得出正确的答案来说是相当重要的。
潜水艇的奥秘
很久以前，人们就设想在茫茫大海中，从水下隐蔽地袭击敌方的舰艇。
18 世纪 30 年代，世界上制成了第一艘潜水艇，由于性能差，没能用于海战。
到 20 世纪初，才出现了设备比较完善的潜水艇。第二次世界大战中，潜水艇
发挥了巨大的作用，各国仅被它击沉的舰船就达到了 4210 艘！潜水艇能够象
鱼一样，可在水面上航行，也可以沉到海洋深处潜伏前进。而普通的船，只
能在水面上航行。
这是为什么呢？原来潜水艇上有一些被称为“水舱”的舱体。当潜水艇
需要下沉时，就打开阀门，让海水注入水舱，使潜艇重量逐渐增加而渐渐下
沉。当需要让潜水艇处于水中某一深度行进时，只需让水舱注入适当量的海
水就行了。如果需要潜水艇上浮，就用机器把大量压缩空气注入水舱，排出
舱中海水，减轻艇的重量，潜水艇就会迅速浮出水面。
这实际上是阿基米德原理的应用。原理告诉我们：浸在液体中的物体受
到一个向上的浮力，它的大小等于物体所排开的液体受到的重力。所以，水
舱储藏水量的多少是潜水艇上浮、下沉、保持深度的一个重要因素。
潜水艇不是一般的舰艇，主要是在水下进行战斗活动，靠水下隐蔽来发
挥它的攻击威力。它除了能在一定深度的水中航行外，还应该能够潜伏在水
下一定深度不动，给敌人以出奇不意的攻击。但是当潜艇所处深度的水的密
度发生变化时，它就不能保持稳定。虽然潜艇可以通过做一些小的调整来对
付这一变化，但是这种调整是不现实的，因为潜水艇的一些细微动作，都可
能被敌方侦察到，所以有了一个问题：应该如何使潜水艇保持其稳定状态呢？
要使潜水艇在水中能维持稳定，海水密度应随深度的增加而增加。这时
若潜水艇稍微上移，有一向下的合力，使它又回到原来的深度；若潜水艇稍
微下移，有一向上的合力，也要使它回到原处。海水密度与水温成反比，与
含盐量成正比，而后二者都随水深的增加而下降。故在 25～200 米水深处，
潜水艇能找到一些区域（称为温跃区），其水温会随着水的深度的增加而急
速下降，从而抵消含盐量的下降，从而提供了保持稳定性的条件，使潜水艇
能够在这些区域潜伏不动。
阿基米德原理在航海、航空及其生产建设与日常生活中，都有着广泛的
应用。人类很早就能利用浮力了，最初只是无意识地应用它，后来人们有意
识地分析、研究自然界中的现象，得出各种理论，反过来又能指导生产出各
种产品，服务于人类。比如，从井中打一桶水。当桶还在水中时，好像向上
提并不费力，但桶露出水面后，就感到很重。这就是因为浮力作怪。桶在水
中除受到向上的拉力和向下的重力作用外，还受到向上的浮力作用，所以人
感到一桶水很“轻”；而桶露出水面后，浮力就开始减小，直到最后完全消
失。
破冰船正是以类似的方式工作的。当在极地区域航行时，往往会遇到巨
大冰块阻止船前进。这时就需有像破冰船一类构造的船才能继续前进。另外，
当严冬降临时，北方的港口和海面常常发生冰封，阻塞航道。为了便于船舶
出入港口，常需破冰船进行破冰。破冰船凭借着强大的发动机，可使其向上
倾斜的船头爬上冰面。船首露出冰面后，把它的整个重量全压在冰上，这样
就能毫不费劲地把冰压碎。为了增加船头的重量，在船头还装上专门的水舱，
必要时注满水。如果冰层较厚，破冰船往往要后退一段距离，然后再向前猛
冲。一次不行，就反复冲，直到把冰层冲破。破冰船就是这样不断前进，在
冰上开出一条通道来的。
在波涛汹涌的大海上，每年总会沉没大大小小的船只，它们堵塞航道，
对船舶航行造成极大的威胁。另外在一些极有价值的古代沉船上，宝藏极为
丰富。因此，打捞沉船成为必要。沉船的打捞方法多种多样，但原理几乎都
是利用浮力。象广泛使用的浮筒打捞法，就是把一些浮筒注满水后沉放排列
在沉船的两舷，然后将钢绳套在浮筒的桩头上，开动机器，向浮筒中充压缩
空气，使浮筒内的水排出，浮筒受到的浮力就可将沉船抬出水面。
同液体有浮力一样，空气也有浮力。气球和飞艇就是利用空气的浮力升
入空中的。不过航空上把这种浮力称为升力。
中国很久以前就发明了一种松脂灯，用竹篾和纸糊成灯笼，灯下部放一
块燃烧着的松脂。当灯笼内空气被加热后，体积膨胀，跑掉一部分热空气，
使灯外的空气对它产生了升力，这样灯笼就可飞上高空，用作军事信号。这
也是最原始的热气球。
气球和飞艇的主要组成部分是气囊。气囊内充有密度比空气小的气体，
如热气、氢气或氦气。如果气球或飞艇自重加上所载物体的重量小于气囊排
开的空气重量，即小于受到的升力，气球或飞艇就会升入空中。由于高空中
空气越来越稀薄，密度在减小，所以气球或飞艇所受的升力等于它受到的重
力，就不再上升而停在某一高度漂浮。当需要降落时，只需放出气囊中的部
分气体就行。
气球和飞艇有着多种用途。气球用于气象和天文观测，进行各种科学试
验、转播电视节目和进行通讯等。气球只能随风漂游，不能按照预定的航线
飞行，而飞艇上装有发动机，可以控制飞艇的飞行方向和速度，所以它可用
来进行空中运输、地质考察和治安防卫等。
在医学上，浮力还有一个特殊的用途——水疗法。如果病人的四肢肌肉
或关节有病、受伤，医生可以让他浸在水中，利用身体受到的浮力作用，使
病人只要用很小的力，就能使四肢活动，进行治疗。
浮力还有许多用途，如农业生产上用盐水选种及港口气体防浪堤的建造
等等。
蜡烛的精神
一根蜡烛长 18 厘米，质量 59 克，密度 0．9 克／厘米 ，如果把蜡烛竖直
3
放在水中，保持它稳定不倒，必然有一部分浮出水面。这样，蜡烛仍然可以
点燃发光。随着蜡烛烧去一部分，原来沉没在水下部分的蜡烛，它所产生的
浮力就会大于蜡烛的重量，于是浮力使蜡烛继续浮出水面。问蜡烛何时被水
淹灭，蜡烛灭时还剩多少厘米？
答：由于蜡烛的密度为 0．9 克／厘米 ，所以蜡烛浮出水面的长度是总长
3
的 1／10，在水中部分的长度为总长的 9／10，这样才能使蜡烛的重量和水对它
的浮力平衡。
上述关系在蜡烛的燃烧过程中仍然成立，也就是说，当蜡烛烧去一截以
后，它浮出水面的长度仍旧是目前总长度的 1／10。由此推论，蜡烛自始至终
浮出水面 1／10 的长度。只要水面非常平稳，这种发展将无穷无尽，最后可以
认为蜡烛会全部烧完。
到此为止，使人感到蜡烛的精神确实可贵，不仅在空气中，就是浮在水
上，也是“蜡炬成灰泪始干”。
蜡烛的立场
随之而来，我们会发现又一个问题：为什么把蜡烛竖直放在水中会非常
1
难？它往往一侧身，就横着躺在水面上。尽管这时它仍然浮出水面10的体
积，可是无法点燃，也就不能无私奉献了。请你解释一下，它为什么会站不
稳？
L
答：蜡烛的重心O在 位置，重力G向下可以看做是作用在O点上。蜡
2
烛的浮力 F 向上，作用在蜡烛役在水中部分的中点 P 的位置。G 和 F 大小相
等、方向相反，分别作用在 O 点和 P 点。这种作用方式是不稳定的，只要稍
微受到一点外界干扰，产