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1 [2025 辽宁沈阳期中,中]小明和小华在沙滩上玩耍时,留下了大小和深浅不同的脚印,如图甲所示,由此他们产生了疑问:压力的作用效果到底与哪些因素有关呢? 实验中选用海绵等器材在水平桌面上进行如图乙a、b、c所示的实验过程。
(1)实验中,通过观察
(2)由图乙中的
(3)为探究压力的作用效果跟
(4)如图丙所示,小华同学将物块B沿竖直方向切成大小不同的两块,将左边部分移开后,发现剩余部分对海绵的压力作用效果没有发生变化,由此他得出结论:压力的作用效果与受力面积无关。你认为他的结论
(5)为了描述压力的作用效果,物理学中定义了一个物理量——压强,即压力与受力面积之比。小华认为也可以用受力面积与压力的比值来比较压力的作用效果,根据所学的知识,小华的想法是
(6)通过图甲及以上实验分析,可知
(7)小明的爸爸给他们提供了如图丁所示的器材:①用钉子做腿的小桌;②海绵;③砝码;④木板;⑤盛有适量水的矿泉水瓶;⑥装有沙的容器。下列四组器材组合中,不能达到他们探究目的的是
A.①③⑥ B.②⑤
C.①②④ D.③④⑤
(1)实验中,通过观察
海绵的凹陷程度
来比较压力的作用效果,这里用到的科学方法是转换法
,本实验还可以用沙子
(填“硬木块”或“沙子”)代替海绵来完成实验。(2)由图乙中的
b、c
两次实验可知,压力的作用效果与受力面积有关。(3)为探究压力的作用效果跟
压力大小
的关系,可通过图乙中a、b两次实验进行比较得出结论。(4)如图丙所示,小华同学将物块B沿竖直方向切成大小不同的两块,将左边部分移开后,发现剩余部分对海绵的压力作用效果没有发生变化,由此他得出结论:压力的作用效果与受力面积无关。你认为他的结论
不合理
(填“合理”或“不合理”)。(5)为了描述压力的作用效果,物理学中定义了一个物理量——压强,即压力与受力面积之比。小华认为也可以用受力面积与压力的比值来比较压力的作用效果,根据所学的知识,小华的想法是
正确
(填“正确”或“不正确”)的。(6)通过图甲及以上实验分析,可知
小华
体重较小。(7)小明的爸爸给他们提供了如图丁所示的器材:①用钉子做腿的小桌;②海绵;③砝码;④木板;⑤盛有适量水的矿泉水瓶;⑥装有沙的容器。下列四组器材组合中,不能达到他们探究目的的是
D
(填字母)。A.①③⑥ B.②⑤
C.①②④ D.③④⑤
答案
1. (1)海绵的凹陷程度 转换法 沙子
关键点拨
分析图乙:图像被分割成两部分,20 cm之后$p_{1}$突然变小,故B高20 cm;图像到40 cm结束,故A高20 cm。
实验突破
控制变量法:压力的作用效果跟压力的大小和受力面积有关。探究压力的作用效果跟压力大小的关系时,应保持受力面积不变;探究压力的作用效果跟受力面积的关系时,应保持压力的大小不变。
(2)b、c (3)压力大小 (4)不合理 (5)正确 (6)小华 (7)D 【解析】(1)实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,这种方法叫作转换法。探究压力的作用效果与哪些因素有关时,一般选择较易发生形变的材料来显示压力的作用效果,硬木块与沙子比较,沙子更容易发生形变,所以可以用沙子代替海绵。(2)b、c两次实验中压力相同,受力面积不同,海绵的凹陷程度不同,则说明压力的作用效果与受力面积有关。(3)a、b两图中受力面积相同,压力大小不同,海绵的凹陷程度不同,可以用来探究压力的作用效果与压力大小的关系。(4)小华的结论不合理,将物块B沿竖直方向切成大小不同的两块后,将左边部分移开,移开左边部分前后,物块对海绵的压力、受力面积都发生了变化,没有控制变量,所以不能探究压力作用效果与受力面积的关系,故得出的结论不合理。(5)小华的想法是正确的;压强反映单位面积上压力的大小,与速度类似;用受力面积与压力的比值来比较压力的作用效果也就像用相同路程比时间的方式比较运动快慢。(6)小明的脚印较深说明产生的压强较大,脚印较大说明受力面积较大,由$F=pS$可知,小明对沙滩的压力较大,因此小明的体重较大,小华的体重较小。(7)选择①③⑥:将小桌放在沙子上,观察小桌陷入沙子的深度;在小桌上放砝码,观察小桌陷入沙子的深度;把小桌的桌面朝下,放上砝码,再观察桌面陷入沙子的深度,可以达到探究目的,故A不符合题意。选择②⑤:瓶口拧紧,瓶子正放和倒放在海绵上,观察海绵的凹陷程度;瓶中有水和空瓶时分别正放在海绵上,观察海绵的凹陷程度,可以达到探究目的,故B不符合题意。选择①②④:木板放在海绵上,观察海绵的凹陷程度;再在木板上放小桌,观察海绵的凹陷程度;小桌放在海绵上,再在小桌上面放木板,观察海绵的凹陷程度,可以达到探究目的,故C不符合题意。选择③④⑤:没有易发生形变的物体,无法显示压力的作用效果,达不到探究目的,故D符合题意。
关键点拨
分析图乙:图像被分割成两部分,20 cm之后$p_{1}$突然变小,故B高20 cm;图像到40 cm结束,故A高20 cm。
实验突破
控制变量法:压力的作用效果跟压力的大小和受力面积有关。探究压力的作用效果跟压力大小的关系时,应保持受力面积不变;探究压力的作用效果跟受力面积的关系时,应保持压力的大小不变。
(2)b、c (3)压力大小 (4)不合理 (5)正确 (6)小华 (7)D 【解析】(1)实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,这种方法叫作转换法。探究压力的作用效果与哪些因素有关时,一般选择较易发生形变的材料来显示压力的作用效果,硬木块与沙子比较,沙子更容易发生形变,所以可以用沙子代替海绵。(2)b、c两次实验中压力相同,受力面积不同,海绵的凹陷程度不同,则说明压力的作用效果与受力面积有关。(3)a、b两图中受力面积相同,压力大小不同,海绵的凹陷程度不同,可以用来探究压力的作用效果与压力大小的关系。(4)小华的结论不合理,将物块B沿竖直方向切成大小不同的两块后,将左边部分移开,移开左边部分前后,物块对海绵的压力、受力面积都发生了变化,没有控制变量,所以不能探究压力作用效果与受力面积的关系,故得出的结论不合理。(5)小华的想法是正确的;压强反映单位面积上压力的大小,与速度类似;用受力面积与压力的比值来比较压力的作用效果也就像用相同路程比时间的方式比较运动快慢。(6)小明的脚印较深说明产生的压强较大,脚印较大说明受力面积较大,由$F=pS$可知,小明对沙滩的压力较大,因此小明的体重较大,小华的体重较小。(7)选择①③⑥:将小桌放在沙子上,观察小桌陷入沙子的深度;在小桌上放砝码,观察小桌陷入沙子的深度;把小桌的桌面朝下,放上砝码,再观察桌面陷入沙子的深度,可以达到探究目的,故A不符合题意。选择②⑤:瓶口拧紧,瓶子正放和倒放在海绵上,观察海绵的凹陷程度;瓶中有水和空瓶时分别正放在海绵上,观察海绵的凹陷程度,可以达到探究目的,故B不符合题意。选择①②④:木板放在海绵上,观察海绵的凹陷程度;再在木板上放小桌,观察海绵的凹陷程度;小桌放在海绵上,再在小桌上面放木板,观察海绵的凹陷程度,可以达到探究目的,故C不符合题意。选择③④⑤:没有易发生形变的物体,无法显示压力的作用效果,达不到探究目的,故D符合题意。
解析
【分析】
这道题是探究压力作用效果的经典实验题，解题思路可以一步步梳理：
1. 首先回忆探究类物理实验的常用方法，压力的作用效果是抽象的，我们需要把它转化为直观可见的形变程度，也就是转换法，要选择形变明显的材料替代海绵，硬木块形变太微弱无法观察，沙子符合要求。
2. 探究某一因素对压力作用效果的影响时，必须用控制变量法：要验证受力面积的影响，就必须保持压力大小完全相同，只改变受力面积，对应图乙的b、c两次实验；a、b两次实验受力面积完全相同，只有压力大小不同，因此是探究压力大小对作用效果的影响。
3. 分析小华切物块的操作：竖直切开移走部分后，剩余部分的压力和受力面积同时变小，没有控制压力大小不变，不符合控制变量的要求，因此结论不合理。
4. 对于比值比较的拓展：压强是压力/受力面积，代表单位面积的压力，而受力面积/压力代表单位压力对应的受力面积，同样可以定量比较压力的作用效果，因此小华的想法是成立的。
5. 结合沙滩脚印的图甲，小明脚印更深说明压强更大，脚印更大说明受力面积更大，根据F=pS可算出小明对沙滩的压力更大，也就是体重更大，因此小华体重更小。
6. 最后分析器材组合的探究可行性：要完成实验必须有能发生明显形变的物体来显示作用效果，逐一排查四个选项，D组没有易形变的显示载体，无法完成实验。
【解析】
(1) 实验中通过观察海绵的凹陷程度来直观反映压力的作用效果，将不易直接观测的物理量转换为容易观测的形变，该方法是转换法；硬木块形变程度极小无法观察，沙子容易产生明显形变，因此可以用沙子代替海绵完成实验。
(2) 要探究压力作用效果与受力面积的关系，需要控制压力大小相同，改变受力面积，图乙中b、c两次实验都放置了相同的砝码，压力相等，桌腿接触海绵和桌面接触海绵的受力面积不同，符合实验要求。
(3) 图乙a、b两次实验中，小桌都是桌腿朝下接触海绵，受力面积相同，a没有放置砝码、b放置了砝码，压力大小不同，因此是探究压力的作用效果跟压力大小的关系。
(4) 将物块B沿竖直方向切开移走部分后，剩余部分的压力和受力面积同时减小，没有控制压力大小不变，不符合控制变量法的要求，因此得出的结论不合理。
(5) 用受力面积与压力的比值，代表单位压力对应的受力面积，比值越大说明相同压力下受力面积越大，压力作用效果越弱，同样可以用来比较压力的作用效果，因此小华的想法是正确的。
(6) 小明脚印更深说明对沙滩的压强p更大，脚印更大说明受力面积S更大，根据F=pS，小明对沙滩的压力更大，水平面上压力等于重力，因此小明体重更大，小华体重更小。
(7) 逐一分析选项：
A. ①③⑥组合：可以通过小桌正放、倒放、增减砝码改变压力，通过沙子的凹陷程度显示作用效果，能完成实验；
B. ②⑤组合：通过矿泉水瓶正放倒放改变受力面积，增减瓶内水量改变压力，通过海绵凹陷程度显示效果，能完成实验；
C. ①②④组合：通过小桌、木板组合改变压力和受力面积，海绵显示形变，能完成实验；
D. ③④⑤组合：没有容易发生明显形变的物体，无法直观显示压力的作用效果，不能完成实验，因此选D。
【答案】
(1) 海绵的凹陷程度；转换法；沙子
(2) b、c
(3) 压力大小
(4) 不合理
(5) 正确
(6) 小华
(7) D
【知识点】
压力作用效果；控制变量法；转换法
【点评】
本题全面覆盖了压力作用效果探究实验的核心考点，既考察了基础的实验方法、变量控制逻辑，也设置了结论辨析、比值定义拓展、器材选择等易失分的考点，能很好的检验学生对控制变量法和转换法的实际应用能力，易错点是竖直切物块的变量分析、受力面积与压力比值的合理性判断。
【难度系数】
0.6
这道题是探究压力作用效果的经典实验题，解题思路可以一步步梳理：
1. 首先回忆探究类物理实验的常用方法，压力的作用效果是抽象的，我们需要把它转化为直观可见的形变程度，也就是转换法，要选择形变明显的材料替代海绵，硬木块形变太微弱无法观察，沙子符合要求。
2. 探究某一因素对压力作用效果的影响时，必须用控制变量法：要验证受力面积的影响，就必须保持压力大小完全相同，只改变受力面积，对应图乙的b、c两次实验；a、b两次实验受力面积完全相同，只有压力大小不同，因此是探究压力大小对作用效果的影响。
3. 分析小华切物块的操作：竖直切开移走部分后，剩余部分的压力和受力面积同时变小，没有控制压力大小不变，不符合控制变量的要求，因此结论不合理。
4. 对于比值比较的拓展：压强是压力/受力面积，代表单位面积的压力，而受力面积/压力代表单位压力对应的受力面积，同样可以定量比较压力的作用效果，因此小华的想法是成立的。
5. 结合沙滩脚印的图甲，小明脚印更深说明压强更大，脚印更大说明受力面积更大，根据F=pS可算出小明对沙滩的压力更大，也就是体重更大，因此小华体重更小。
6. 最后分析器材组合的探究可行性：要完成实验必须有能发生明显形变的物体来显示作用效果，逐一排查四个选项，D组没有易形变的显示载体，无法完成实验。
【解析】
(1) 实验中通过观察海绵的凹陷程度来直观反映压力的作用效果，将不易直接观测的物理量转换为容易观测的形变，该方法是转换法；硬木块形变程度极小无法观察，沙子容易产生明显形变，因此可以用沙子代替海绵完成实验。
(2) 要探究压力作用效果与受力面积的关系，需要控制压力大小相同，改变受力面积，图乙中b、c两次实验都放置了相同的砝码，压力相等，桌腿接触海绵和桌面接触海绵的受力面积不同，符合实验要求。
(3) 图乙a、b两次实验中，小桌都是桌腿朝下接触海绵，受力面积相同，a没有放置砝码、b放置了砝码，压力大小不同，因此是探究压力的作用效果跟压力大小的关系。
(4) 将物块B沿竖直方向切开移走部分后，剩余部分的压力和受力面积同时减小，没有控制压力大小不变，不符合控制变量法的要求，因此得出的结论不合理。
(5) 用受力面积与压力的比值，代表单位压力对应的受力面积，比值越大说明相同压力下受力面积越大，压力作用效果越弱，同样可以用来比较压力的作用效果，因此小华的想法是正确的。
(6) 小明脚印更深说明对沙滩的压强p更大，脚印更大说明受力面积S更大，根据F=pS，小明对沙滩的压力更大，水平面上压力等于重力，因此小明体重更大，小华体重更小。
(7) 逐一分析选项：
A. ①③⑥组合：可以通过小桌正放、倒放、增减砝码改变压力，通过沙子的凹陷程度显示作用效果，能完成实验；
B. ②⑤组合：通过矿泉水瓶正放倒放改变受力面积，增减瓶内水量改变压力，通过海绵凹陷程度显示效果，能完成实验；
C. ①②④组合：通过小桌、木板组合改变压力和受力面积，海绵显示形变，能完成实验；
D. ③④⑤组合：没有容易发生明显形变的物体，无法直观显示压力的作用效果，不能完成实验，因此选D。
【答案】
(1) 海绵的凹陷程度；转换法；沙子
(2) b、c
(3) 压力大小
(4) 不合理
(5) 正确
(6) 小华
(7) D
【知识点】
压力作用效果；控制变量法；转换法
【点评】
本题全面覆盖了压力作用效果探究实验的核心考点，既考察了基础的实验方法、变量控制逻辑，也设置了结论辨析、比值定义拓展、器材选择等易失分的考点，能很好的检验学生对控制变量法和转换法的实际应用能力，易错点是竖直切物块的变量分析、受力面积与压力比值的合理性判断。
【难度系数】
0.6
2 [2025 广东深圳期末,中]深圳长大的小伟寒假随爸妈去了哈尔滨旅游,第一次看到雪的他,发现雪地非常松软,想用自己探究一下压力作用效果与哪些因素有关。他找了一处布满同样厚度雪的水平地面,分别做了三次实验。(g取10 N/kg)
甲:穿着雪地靴双脚站立在雪面上;乙:单靴站立在雪面上;丙:双靴站立在雪面上,但两手中各提着一袋相同的重物。
(1)小伟用雪的
(2)
(3)假如乙和丙两次实验,靴子下陷的深度相同,小伟的质量为50 kg,则丙图中小伟左手所提的重物的质量为
(4)细心的小伟在实验结束后,发现自己靴印的旁边有另外一个靴印,应该是别人走路时留下的,靴印在雪中的凹陷程度只有自己不提重物走路时的五分之四,靴印面积约为自己的两倍,于是他推算出这个靴印主人的质量为
甲:穿着雪地靴双脚站立在雪面上;乙:单靴站立在雪面上;丙:双靴站立在雪面上,但两手中各提着一袋相同的重物。
(1)小伟用雪的
凹陷程度
来表示压力的作用效果,这种方法叫作转换
法。(2)
甲、丙
两次实验说明:当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。(3)假如乙和丙两次实验,靴子下陷的深度相同,小伟的质量为50 kg,则丙图中小伟左手所提的重物的质量为
25
kg。(4)细心的小伟在实验结束后,发现自己靴印的旁边有另外一个靴印,应该是别人走路时留下的,靴印在雪中的凹陷程度只有自己不提重物走路时的五分之四,靴印面积约为自己的两倍,于是他推算出这个靴印主人的质量为
80
kg。答案
2. (1)凹陷程度 转换 (2)甲、丙 (3)25 (4)80 【解析】(1)图示实验中,小伟通过雪的凹陷程度来表示压力的作用效果,这是转换法的应用。(2)要探究压力的作用效果与压力大小的关系,要控制受力面积相同,压力大小不同,甲、丙中都是双脚站立,受力面积相同,丙中手提了重物,压力比甲大,所以甲、丙两次实验可达到探究目的。(3)乙和丙实验中,丙的受力面积是乙的两倍,而靴子下陷深度相同,说明乙和丙中,压力的作用效果相同,据$p=\frac{F}{S}$知,丙的压力为乙的压力的两倍。小伟的质量为50 kg,重力$G=mg=50\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=500\ \mathrm{N}$,实验乙中,雪地所受的压力等于小伟的重力,实验丙中,雪地所受的压力等于小伟及重物的总重力,所以$G_{\mathrm{总}}=G+G_{\mathrm{物}}=2G$,则$G_{\mathrm{物}}=G=500\ \mathrm{N}$,左手所提重物的质量$m'=\frac{\frac{1}{2}G_{\mathrm{物}}}{g}=\frac{\frac{1}{2}×500\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=25\ \mathrm{kg}$。(4)另一个人的靴印在雪中的凹陷程度只有小伟的$\frac{4}{5}$,则另一个人对雪地的压强为小伟对雪地压强的$\frac{4}{5}$,靴印面积约为小伟的两倍,即受力面积是小伟受力面积的2倍,据$p=\frac{F}{S}$可知,$\frac{4}{5}×\frac{G}{S}=\frac{G_{1}}{2S}$,解得$G_{1}=\frac{8}{5}G=\frac{8}{5}×500\ \mathrm{N}=800\ \mathrm{N}$,这个靴印主人的质量为$m_{1}=\frac{G_{1}}{g}=\frac{800\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=80\ \mathrm{kg}$。
解析
【分析】
这道题围绕探究压力作用效果的影响因素展开，解题时首先要明确实验用到的两种核心研究方法：转换法和控制变量法。第(1)问，压力的作用效果是通过接触面的形变程度体现的，雪地的凹陷程度可以直观反映压力作用效果，这种将不易直接观测的物理量转化为直观现象的方法就是转换法。第(2)问，要验证受力面积相同时压力越大作用效果越明显，需要用控制变量法，选择受力面积完全相同、压力不同的两组实验，对比三组实验，甲和丙都是双脚穿雪地靴站立，受力面积一致，丙额外提了重物压力更大，符合要求。第(3)问，乙和丙下陷深度相同说明二者对雪地的压强相等，先明确乙是单脚站立、丙是双脚站立，丙的受力面积是乙的2倍，根据压强公式p=F/S，压强相等时压力和受力面积成正比，可得丙的总压力是乙的2倍，乙的压力等于小伟自身重力，由此算出丙的总压力，减去小伟的重力得到两个重物的总重力，再平分得到单只重物的质量。第(4)问，小伟不提重物走路时是单脚着地，结合题目给出的凹陷程度比例得到压强的比例关系，再结合受力面积的倍数关系，代入压强公式推导即可算出另一个人的总重力，进而得到其质量。
【解析】
(1) 实验中通过观察雪面的凹陷程度来直观反映压力的作用效果，把抽象的压力作用效果转化为容易观察的凹陷程度，这种研究方法叫做转换法。
(2) 要探究受力面积相同时压力对压力作用效果的影响，需要控制受力面积相同，改变压力大小。甲、丙两次实验中，都是双脚穿雪地靴站立，受力面积相等，丙中手提重物，对雪面的压力更大，雪面凹陷更深，因此甲、丙两次实验可以说明：当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显。
(3) 乙和丙靴子下陷深度相同，说明二者对雪面的压强p相等。乙的受力面积为S，丙的受力面积为2S，根据压强公式$p=\frac{F}{S}$，可得乙的压力$F_乙 = pS$，丙的压力$F_丙 = p· 2S$，因此$F_丙=2F_乙$。
小伟的重力：$G=mg=50\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=500\ \mathrm{N}$，乙中对雪面的压力等于小伟的重力，即$F_乙=G=500\ \mathrm{N}$，因此丙的总压力$F_丙=2×500\ \mathrm{N}=1000\ \mathrm{N}$。
丙中总压力等于小伟重力加上两个重物的总重力，因此两个重物总重力$G_{\mathrm{总物}}=F_丙 - G=1000\ \mathrm{N}-500\ \mathrm{N}=500\ \mathrm{N}$，单只重物的重力为$\frac{1}{2}G_{\mathrm{总物}}=250\ \mathrm{N}$，因此左手所提重物的质量：$m'=\frac{G'}{g}=\frac{250\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=25\ \mathrm{kg}$。
(4) 小伟不提重物走路时单脚着地，对雪面的压强$p_伟=\frac{G}{S_伟}$，已知陌生人靴印凹陷程度是小伟走路时的$\frac{4}{5}$，说明陌生人对雪面的压强$p_人=\frac{4}{5}p_伟$，且陌生人的靴印面积$S_人=2S_伟$。
代入压强公式：$p_人=\frac{F_人}{S_人}=\frac{G_人}{2S_伟}=\frac{4}{5}×\frac{G}{S_伟}$，约去$S_伟$可得$G_人=\frac{8}{5}G=\frac{8}{5}×500\ \mathrm{N}=800\ \mathrm{N}$，因此陌生人的质量$m_人=\frac{G_人}{g}=\frac{800\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=80\ \mathrm{kg}$。
【答案】
(1) 凹陷程度 转换
(2) 甲、丙
(3) 25
(4) 80
【知识点】
转换法应用，控制变量法，压强公式计算
【点评】
本题结合雪地游玩的生活场景考察压力作用效果的探究实验，既考察了基础的实验研究方法，又结合压强比例计算设置了易错考点，解题时需要准确区分不同实验场景下的受力面积、压力的对应关系，避免搞错受力面积的倍数关系导致计算错误，整体难度适中，能有效检验学生对压强相关基础知识点的掌握程度。
【难度系数】
0.6
这道题围绕探究压力作用效果的影响因素展开，解题时首先要明确实验用到的两种核心研究方法：转换法和控制变量法。第(1)问，压力的作用效果是通过接触面的形变程度体现的，雪地的凹陷程度可以直观反映压力作用效果，这种将不易直接观测的物理量转化为直观现象的方法就是转换法。第(2)问，要验证受力面积相同时压力越大作用效果越明显，需要用控制变量法，选择受力面积完全相同、压力不同的两组实验，对比三组实验，甲和丙都是双脚穿雪地靴站立，受力面积一致，丙额外提了重物压力更大，符合要求。第(3)问，乙和丙下陷深度相同说明二者对雪地的压强相等，先明确乙是单脚站立、丙是双脚站立，丙的受力面积是乙的2倍，根据压强公式p=F/S，压强相等时压力和受力面积成正比，可得丙的总压力是乙的2倍，乙的压力等于小伟自身重力，由此算出丙的总压力，减去小伟的重力得到两个重物的总重力，再平分得到单只重物的质量。第(4)问，小伟不提重物走路时是单脚着地，结合题目给出的凹陷程度比例得到压强的比例关系，再结合受力面积的倍数关系，代入压强公式推导即可算出另一个人的总重力，进而得到其质量。
【解析】
(1) 实验中通过观察雪面的凹陷程度来直观反映压力的作用效果，把抽象的压力作用效果转化为容易观察的凹陷程度，这种研究方法叫做转换法。
(2) 要探究受力面积相同时压力对压力作用效果的影响，需要控制受力面积相同，改变压力大小。甲、丙两次实验中，都是双脚穿雪地靴站立，受力面积相等，丙中手提重物，对雪面的压力更大，雪面凹陷更深，因此甲、丙两次实验可以说明：当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显。
(3) 乙和丙靴子下陷深度相同，说明二者对雪面的压强p相等。乙的受力面积为S，丙的受力面积为2S，根据压强公式$p=\frac{F}{S}$，可得乙的压力$F_乙 = pS$，丙的压力$F_丙 = p· 2S$，因此$F_丙=2F_乙$。
小伟的重力：$G=mg=50\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=500\ \mathrm{N}$，乙中对雪面的压力等于小伟的重力，即$F_乙=G=500\ \mathrm{N}$，因此丙的总压力$F_丙=2×500\ \mathrm{N}=1000\ \mathrm{N}$。
丙中总压力等于小伟重力加上两个重物的总重力，因此两个重物总重力$G_{\mathrm{总物}}=F_丙 - G=1000\ \mathrm{N}-500\ \mathrm{N}=500\ \mathrm{N}$，单只重物的重力为$\frac{1}{2}G_{\mathrm{总物}}=250\ \mathrm{N}$，因此左手所提重物的质量：$m'=\frac{G'}{g}=\frac{250\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=25\ \mathrm{kg}$。
(4) 小伟不提重物走路时单脚着地，对雪面的压强$p_伟=\frac{G}{S_伟}$，已知陌生人靴印凹陷程度是小伟走路时的$\frac{4}{5}$，说明陌生人对雪面的压强$p_人=\frac{4}{5}p_伟$，且陌生人的靴印面积$S_人=2S_伟$。
代入压强公式：$p_人=\frac{F_人}{S_人}=\frac{G_人}{2S_伟}=\frac{4}{5}×\frac{G}{S_伟}$，约去$S_伟$可得$G_人=\frac{8}{5}G=\frac{8}{5}×500\ \mathrm{N}=800\ \mathrm{N}$，因此陌生人的质量$m_人=\frac{G_人}{g}=\frac{800\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=80\ \mathrm{kg}$。
【答案】
(1) 凹陷程度 转换
(2) 甲、丙
(3) 25
(4) 80
【知识点】
转换法应用，控制变量法，压强公式计算
【点评】
本题结合雪地游玩的生活场景考察压力作用效果的探究实验，既考察了基础的实验研究方法，又结合压强比例计算设置了易错考点，解题时需要准确区分不同实验场景下的受力面积、压力的对应关系，避免搞错受力面积的倍数关系导致计算错误，整体难度适中，能有效检验学生对压强相关基础知识点的掌握程度。
【难度系数】
0.6
