物理-静力学平衡(整体法+共点力平衡)与杠杆(力矩)平衡
考点:科学推理 / 物理-静力学平衡(整体法+共点力平衡)与杠杆(力矩)平衡
问法模型:人沿梯子上爬过程中各接触力如何变化 → 先整体法看竖直方向定支持力,再以A为支点用杠杆平衡条件定墙的压力变化
推理链
- 第1步:由“匀速向上走”“整个过程梯子不滑动”可知梯子与人构成的整体处于平衡状态,合外力为零
- 第2步:整体法受力:竖直方向只受“地面提供的竖直向上的支持力”和“人与梯子提供的竖直向下的重力”,二力平衡,故支持力N=G+Q
- 第3步:梯子重G、人重Q均不变,则地面对梯子的支持力不变,直接排除B(变小)、D(变大)
- 第4步:隔离梯子用杠杆法:以A点为支点,墙面光滑,墙对梯子的支持力沿水平方向,其阻力臂为A、B间的竖直高度,保持不变
- 第5步:人从A向B上爬,人的重力Q(动力)不变但动力臂(人到A的水平距离)变大,由杠杆平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”推出阻力(墙对梯子的支持力)变大
- 第6步:墙对梯子的支持力与“梯子对墙面的压力”是一对相互作用力,等大反向,故梯子对墙面的压力变大,选A
最快解法:⚡ 整体法+杠杆法两步走:先整体看竖直方向,N=G+Q不变,秒排B、D;再以A为支点看力矩,人上爬→动力臂变大、阻力臂不变→墙对梯子支持力变大→梯子对墙压力变大,直接选A
易错点
- ⚠ 误认为人向上压梯子会使地面支持力变大(忽略整体法中竖直方向仅支持力与总重力二力平衡)
- ⚠ 力臂找错:把动力臂当成沿梯子方向的长度,实际力臂是支点到重力作用线的水平距离(竖直力的力臂为水平投影)
- ⚠ 忽略“光滑竖直墙面”意味着墙对梯子只有水平支持力、无竖直摩擦分量,误设墙面有向上作用力干扰判断
母题抽象
🧩 当题干出现“斜靠光滑竖直墙的梯子/杆上有人或物移动”时,先用整体法看竖直方向(支持力=总重,不随移动变化),再以着地点为支点用杠杆平衡判断墙的弹力:重物上移→动力臂变大、阻力臂不变→墙的压力变大
同类特征:光滑的竖直墙面、梯子斜搁、人匀速上爬、整个过程梯子不滑动、判断力的变化、整体平衡+杠杆平衡
相关题
(暂无)
题干
如图所示,重为G质量分布均匀的梯子斜搁在光滑的竖直墙面上,重为Q的人沿梯子从低端A处开始匀速向上走向顶端B处,整个过程梯子不滑动。则下列说法中正确的是( )。

选项
- A. 梯子对墙面的压力变大 ✅
- B. 地面对梯子的支持力变小
- C. 梯子对墙面的压力变小
- D. 地面对梯子的支持力变大
官方解析
人在上爬的过程中,梯子和人的构成的系统处于平衡状态。对整体进行受力分析,竖直方向上,受到地面提供的竖直向上的支持力,人与梯子提供的竖直向下的重力,处于平衡状态,由于梯子和人的重力不发生改变,所以地面对梯子的支持力不发生改变,即支持力不会变小也不会变大,排除选项B、D。

将梯子看成轻质杠杆,A点为支点,将人的重力看成动力,墙对梯子的支持力看成阻力,随着人向上走,重力不变,但动力臂
变大,而阻力臂
不变,根据平衡状态下,
,可以推出阻力变大,即墙对梯子的支持力变大,梯子对墙面的压力也变大。
故正确答案为A。
给定材料
(无)