プールで耳が痛くなったり、お風呂で体が軽く感じたりしたことはありませんか？ 実はそれ、“水の力”が関係しているんです。 今回は中3理科の重要単元「水圧」と「浮力」を、ストーリーでやさしく解説します！ アルキメデスの原理までスッキリわかるので、定期テストや高校入試対策にもピッタリです。
👦 ゆうと：「ねぇあかり、プールで潜ると耳がキーンってするの、なんでだろう？」
👧 あかり：「それはね、“水圧”っていう力のせいなんだよ。
今日は“水圧”と“浮力”の2つの力をいっしょに見ていこう！」
① 水圧ってなに？深くなるほど強くなる力！
👦 ゆうと：「水圧って…水が押す力ってこと？」
👧 あかり：「その通り！ 水って重いから、深いところほど上からどんどん重さがかかってくるんだ。
だから、水の中では下に行くほど“押す力＝水圧”が強くなるんだよ。」
🧪 ペットボトルで実験してみよう！
1本のペットボトルの側面に、上・中・下に3つの穴をあけて水を入れてみよう。
すると——
👦 ゆうと：「あっ、下の穴から出る水の勢いが一番強い！」
👧 あかり：「でしょ？ 下の方は水圧が大きいから、水が勢いよく出るんだよ。」
💡 ポイント
- 水圧は水の重さが原因で生まれる。
- 水深が深くなるほど、水圧は強くなる。
- 水圧は上下左右、あらゆる方向からはたらく！
② 浮力ってなに？浮かせる力のひみつ！
👦 ゆうと：「お風呂に入ると、体が軽くなる気がするけど、あれも水圧？」
👧 あかり：「いいところに気づいたね！ それは“浮力”っていう力だよ。
水の中のものは、いつも下から押し上げられているんだ。」
🧪 ためしてみよう！
空のペットボトルにふたをして、水に沈めてみよう。
👦 ゆうと：「押さえつけると、グッと押し返される感じがする！」
👧 あかり：「それが“浮力”！ 下から押し上げる力があるんだよ。」
💡 ここで注意！
浮力の大きさは水深とは関係ないんだ。
深く沈めても、浮力そのものは変わらない。
でも、深くなるとまわりからの水圧が大きくなるから、ペットボトルのへこみが大きくなる。
③ 浮力の正体をさぐれ！アルキメデスの原理
👦 ゆうと：「なんで浮力が生まれるの？」
👧 あかり：「それはね、水圧の“上と下の差”があるからなんだ。」
下の方は、上に水が多いから水圧が強く、上の方は、それより上の水が少ないから水圧は弱い。
その差が“下からの押し上げ”になる。これが浮力の正体！
👧 あかり：「そしてね、浮力の大きさは“押しのけた水の重さ”と同じなんだ。
この決まりを“アルキメデスの原理”っていうの。」
👦 ゆうと：「へぇ～！ 水10㎤を押しのけたら、その重さ分の10gの浮力がはたらくんだ！」
👧 あかり：「その通り！ 船が浮くのも、この原理を使ってるんだよ。」
④ まとめ
🪣 水圧 … 深くなるほど強くなる！
🛶 浮力 … 水圧の差によって生まれる、浮かせる力！
⚖️ アルキメデスの原理 … 浮力の大きさは押しのけた水の重さに等しい！
👧 あかり：「潜水艦が沈んだり浮かんだりできるのも、この2つの力を調整してるからなんだよ。」
👦 ゆうと：「なるほど、水の中って力がいっぱい働いてるんだね！」
👧 あかり：「そう！ 次にお風呂に入るときは、水の押す力や浮かせる力を感じてみよう！」
💡水圧と浮力の本質にせまるQ&A
- Q1. 👦「どうして深いところほど水圧が強くなるの？」
-
👧 あかり：「いい質問だね！ 水圧って、“上にある水の重さ”が関係してるんだよ。」
👦 ゆうと：「上にある水の重さ…？」
👧 あかり：「そう。たとえば水の中で1m深く潜ると、その上には1mぶんの“水の重さ”がのってくる。
だから深くなればなるほど、上から押される力＝水圧が大きくなるんだ。」👦 ゆうと：「なるほど。空気よりも水の方が重いから、ちょっと潜っただけでも耳が痛くなるんだね！」
👧 あかり：「そういうこと！ 水の重さが押してくる力、それが“水圧”なんだよ。」
- Q2. 👦「水圧って、下からも横からもかかるの？」
-
👧 あかり：「うん、水圧はあらゆる方向からはたらくよ。」
👦 ゆうと：「上から押されるイメージしかなかった！」
👧 あかり：「実は、水の中の物体は“全方向から”押されてるの。
だから、ペットボトルを深く沈めると、へこむときは“上下左右ぜんぶ”から押されてるんだ。」👦 ゆうと：「なるほど〜。水の中って、まるで空気の中みたいに包まれてる感じなんだね。」
👧 あかり：「その感覚、すごく正しい！ 水中では、全身で水圧を感じてるんだよ。」
- Q3. 👦「浮力って、どうして下から押し上げる力になるの？」
-
👧 あかり：「それはね、水の“下の方が水圧が強い”からなんだ。」
👦 ゆうと：「つまり、下から押す力の方が、上から押す力よりも強いってこと？」
👧 あかり：「そう！ 水の中の物体には、上面にも下面にも水圧がかかるけど、
下の方が深いぶん、水圧が大きい。
その“差”が、上向きの力＝浮力になるんだ。」👦 ゆうと：「へぇ〜、浮力って水圧の“バランスのズレ”なんだね！」
👧 あかり：「その通り！ だから“浮力は水圧の差で生まれる力”なんだよ。」
- Q4. 👦「浮力って、水の深さによって変わるの？」
-
👧 あかり：「いいところに気づいたね！ 実はね、深さを変えても浮力の大きさは変わらないんだ。」
👦 ゆうと：「えっ！？ 水圧は深いほど強いのに、浮力は変わらないの？」
👧 あかり：「うん。浮力の大きさは“押しのけた水の重さ”できまるから、
同じ体積のものを沈めれば、どの深さでも同じ浮力がはたらくんだよ。」👦 ゆうと：「なるほど、深くしても“押しのけた水の量”は同じなんだね。」
👧 あかり：「そう。だから潜水艦は、体積を変えずに“中の空気量”を調整して沈んだり浮いたりしてるんだ。」
- Q5. 👦「浮くものと沈むものの違いって、結局なに？」
-
👧 あかり：「ポイントは“重力と浮力のどちらが強いか”だよ。」
👦 ゆうと：「たとえば軽いスイカは浮くけど、石は沈むよね？」
👧 あかり：「うん。物体にかかる浮力は“押しのけた水の重さ”と同じ。
だから、その物体の重さよりも押しのけた水の重さが大きければ——浮く！
逆に、物体の方が重ければ——沈む！ ってわけ。」👦 ゆうと：「あぁ〜、浮くか沈むかは“どっちの力が勝つか”で決まるんだ！」
👧 あかり：「正解！ つまり、浮力と重力の“力くらべ”が結果を決めてるんだよ。」
🧠先生のここだけは押さえろ！
① 水圧は深さによって変わる！
👉 深いほど水圧は大きくなる。
これは「上にある水の重さ」が増えるから。
ペットボトルの穴実験で、下の穴ほど水が勢いよく出るのはこのため！
② 水圧は全方向にかかる！
👉 下からだけでなく、左右・上からも同じように水圧がかかる。
だから潜水艦やダムの壁は、あらゆる方向の力に耐えるように作られている。
③ 浮力は“水圧の差”で生まれる！
👉 水中の物体には、上からの水圧より下からの水圧の方が強い。
その差が、上向きの力＝浮力になる！
④ 浮力の大きさは「押しのけた水の重さ」と等しい！
👉 これが「アルキメデスの原理」。
つまり、水に沈んだ“体積”で浮力が決まる。
⑤ 浮く・沈む・浮かばないの違いは力のバランス！
👉
・浮力 ＞ 重力 → 浮く
・浮力 ＝ 重力 → 水中で止まる
・浮力 ＜ 重力 → 沈む
このバランスが理解できれば、潜水艦や船の仕組みもスッキリ！
📘テストにここが出るぞ！
① 水圧の関係を問う作図問題！
🔸 ペットボトル実験の図から「どの穴の勢いが強いか」を選ぶ問題。
→ 正解は「一番下の穴（深いほど水圧が大きい）」。
② 水圧の向きに関する記述問題！
🔸 「水圧はどの方向に働いているか」
→ 答え：「あらゆる方向に働く（上下左右すべて）」。
③ 浮力の原因を問う説明問題！
🔸 「なぜ浮力がはたらくのか」
→ 答え：「上面と下面の水圧の差によって、上向きの力が生じるから」。
④ アルキメデスの原理の計算問題！
🔸 例：「体積200㎤の物体にはたらく浮力は何gか（密度1.0g/㎤）」
→ 答え：200g（押しのけた水の重さと同じ）。
⑤ 浮力と重力の関係を問う選択問題！
🔸 「物体が水中で静止しているとき、浮力と重力の関係は？」
→ 答え：「大きさが等しい」。 静止している→ 釣り合っている
🗝️ 先生のひとこと
「水圧」は“深さと方向”、「浮力」は“水圧の差と体積”で決まる！
ここを混同しないことが、テスト高得点のカギ！
🧩確認問題（基本・一問一答＋解説付き）
① 水の中で、深くなるほど大きくなる力を何という？
👉 答え：水圧（すいあつ）
💬 解説：
水の上にはたくさんの水の重さがあるため、深くなるほど押す力（水圧）が強くなる
② 水圧が生じるのは、水の（ ）が原因である。
👉 答え：重さ
💬 解説：
水は重いので、その重さが下の方にかかることで水圧が生まれる。
③ ペットボトルの側面に穴を開けたとき、水の勢いが一番強くなるのはどの位置？
👉 答え：一番下の穴
💬 解説：
深いほど上にある水の重さが増えるので、水圧が大きくなり、水の勢いも強くなる。
④ 水圧はどの方向に働く？
👉 答え：あらゆる方向（上下左右すべて）
💬 解説：
水はどの方向にも流れようとする性質があるため、水圧も全方向に働く。
⑤ 水中の物体に上向きに働く力を何という？
👉 答え：浮力（ふりょく）
💬 解説：
浮力は、水中の物体を上へ押し上げようとする力のこと。
⑥ 浮力は、物体の上面と下面に働く（ ）の差によって生じる。
👉 答え：水圧
💬 解説：
下面の方が水圧が大きいため、上向きの力（浮力）が生まれる。
⑦ 浮力の大きさは、物体が押しのけた（ ）の重さに等しい。
👉 答え：水（液体）
💬 解説：
押しのけた水の体積が大きいほど、浮力も大きくなる。これを「アルキメデスの原理」という。
⑧ ⑦の問題で説明した原理を何という？
👉 答え：アルキメデスの原理
💬 解説：
浮力の大きさは、押しのけた水の重さに等しいという原理。船や潜水艦の仕組みの基本にもなっている。
⑨ 物体が水中で静止しているとき、浮力と重力の関係は？
👉 答え：大きさが等しい（浮力＝重力）
💬 解説：
上向きの浮力と下向きの重力がつり合っているため、水中で止まっている。
⑩ 浮く・沈むの違いはどんな力のバランスで決まる？
👉 答え：浮力と重力のバランス
💬 解説：
- 浮力 ＞ 重力 → 浮く
- 浮力 ＝ 重力 → 水中で止まる
- 浮力 ＜ 重力 → 沈む
🚀チャレンジ問題（応用レベル）
🧮【第1問：計算問題】
問題： 体積が200㎤の立方体を水に完全に沈めたとき、
この物体にはたらく浮力の大きさは何gか？
（※水の密度＝1.0g/㎤ とする）
答え： 200g
解説：
浮力の大きさは、押しのけた水の重さと等しい。
この立方体が沈めた体積は200㎤なので、
押しのけた水の重さも200g。
したがって、浮力＝200g。
👉 公式： 浮力（g）＝押しのけた水の体積（㎤）×1.0
🧪【第2問：実験問題】
問題：ペットボトルに3つの穴を開け、水を入れて観察した。
すると、下の穴ほど水が強く飛び出した。
この現象から、何がわかるといえるか？
答え：
水圧は深いほど大きいということがわかる。
解説：
水は重いため、下の方ほど上にある水の重さが増える。
そのため、下の穴ほど水圧が大きくなり、水が勢いよく出る。
👉 ポイント：
「水圧 と 深さは比例する」＝深くなると水圧が強くなる
✍️【第3問：文章説明問題】
問題：船が鉄でできているのに、水に浮くのはなぜですか？
答え：
船全体の形が大きく、押しのける水の量（体積）が多いため、
浮力が重力より大きくなるから。
解説：
鉄は重いが、船の内部は空気が多く、平均の密度は小さい。
そのため、船が押しのける水の重さ（浮力）が船全体の重さ（重力）より大きくなり、浮く。
👉 キーワード：
「密度」「押しのけた水の量」「浮力と重力のバランス」
🎬エンディングコーナー：ゆうと＆あかりのひとやすみ
👦 ゆうと：「あ〜、今日もお風呂で“科学の探究”してくるか〜！」
👧 あかり：「また何かやらかす予感しかしないんだけど…。」
👦 ゆうと：「まずは浮力の実験！シャンプーボトル、浮くかな〜！」
（ちゃぽん…）
👦 ゆうと：「おおっ！浮いた！俺と同じで、やっぱり軽いんだな！」
👧 あかり：「……ボトルは“空気が入ってる”からでしょ。」
👦 ゆうと：「じゃあ次は水圧！ペットボトルに穴あけて〜……（ぷしゅーっ！）」
👧 あかり：「うわっ、やめて！お風呂が大洪水になるー！」
👦 ゆうと：「大丈夫、科学のためだから！」
👧 あかり：「……そのセリフ、先生に言って怒られてきて。」
👦 ゆうと：「あっ、そうだ！アルキメデスがこの原理”を思いついたとき、
お風呂に入っていて『ユリーカ！（わかった！）』って叫んだんだよね！」
👧 あかり：「そうそう。それで町中を走り回ったらしいよ。」
👦 ゆうと：「へぇ〜。じゃあ俺も今夜、お風呂で“ゆーとーか！”って叫んで走り回るか！」
👧 あかり：「……お願いだから服は着てからにしてね。」
🫧 先生のひとこと
勉強って、“わかる”って思えた瞬間が一番楽しい時間です。
みんなも自分だけの「ユリーカ！」を見つけていこう！
