1. 在体育课的“原地掷实心球”项目测试中,几个同学讨论怎样才能将实心球掷得更远。小华说：“掷出点越高,掷得越远。”小浩说：“掷出速度越大,掷得越远。”小宇说：“我们还是通过实验来探究吧。”大家经过讨论,提出了以下猜想：
猜想1：实心球掷得远近,可能与掷出实心球时的高度有关。
猜想2：实心球掷得远近,可能与掷出实心球时的速度有关。
猜想3：实心球掷得远近,可能与掷出实心球的角度(投掷方向与水平方向的夹角)有关。
为了检验上述猜想是否正确,他们制作了一个小球弹射器,如右图所示。它能使小球以不同的速度大小和方向射出,弹射方向与水平方向的仰角,可由固定在铁架台上的量角器读出。小球弹射器的内部结构中有一根弹簧,弹簧压缩的长度可调节。释放压缩的弹簧时可将小球射出,请你从能量转化的角度分析这一过程。
释放压缩的弹簧时，弹簧的弹性势能转化为小球的动能。
他们通过7次实验得到下表的实验数据(“射程”指落点到射出点的水平距离)。
|实验序号|射出点高度$h/m$|射出速度$v/(m\cdot s^{-1})$|仰角$\theta$|射程$l/m$|
|1|0.5|5|$30^{\circ}$|2.9|
|2|0.5|10|$30^{\circ}$|9.6|
|3|0.5|10|$45^{\circ}$|10.7|
|4|1.0|10|$45^{\circ}$|11.1|
|5|1.5|10|$45^{\circ}$|11.5|
|6|0.5|10|$60^{\circ}$|9.1|
|7|0.5|15|$30^{\circ}$|20.7|
(1)为了验证猜想1,应选用哪几组实验数据进行分析？写出得到的结论。
应选用实验3、4、5；结论：在射出速度和仰角相同时，射出点高度越高，实心球掷得越远。
(2)在相同条件下,小球的射程跟射出时的仰角$\theta$有关,仰角$\theta$在左右时,小球的射程最远。小华由此推想：相同条件下,实心球以这一角度掷出,掷得最远。
(3)接下来小华进行了一次投掷,实心球出手时的飞行方向如右图所示,在球出手后到落地的过程中,小华对实心球(填“做功”或“未做功”),分析此过程中球的动能变化情况。
动能先减小后增大。
(4)通过上述实验,你认为怎样才能将实心球掷得更远？
提高掷出点的高度，增大掷出的速度，保持仰角在45°左右。

【解析】：释放压缩的弹簧时，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，使小球被射出。
(1)验证猜想1（与掷出高度有关），需控制射出速度和仰角相同，改变高度。实验3（h=0.5m）、4（h=1.0m）、5（h=1.5m）中，射出速度均为10m/s，仰角均为45°，符合控制变量法。分析数据可知，高度从0.5m增加到1.5m，射程从10.7m增大到11.5m，故结论为在射出速度和仰角相同时，射出点高度越高，实心球掷得越远。
(2)分析仰角对射程的影响，需控制高度和速度相同。实验2（30°，9.6m）、3（45°，10.7m）、6（60°，9.1m）中，高度0.5m、速度10m/s相同，45°时射程10.7m最大，故仰角在45°左右时射程最远。
(3)球出手后，小华对球不再施加力，根据做功的两个必要因素（力和在力的方向上移动距离），小华未做功。球出手后，先上升过程中，质量不变，速度减小（动能减小），高度增加（重力势能增加）；后下降过程中，速度增大（动能增大），高度减小（重力势能减小），故动能先减小后增大。
(4)综合实验结论，要掷得更远，需提高掷出点高度、增大掷出速度、控制仰角在45°左右。
【答案】：释放压缩的弹簧时，弹簧的弹性势能转化为小球的动能。
(1)实验3、4、5；在射出速度和仰角相同时，射出点高度越高，实心球掷得越远。
(2)45°
(3)未做功；动能先减小后增大。
(4)提高掷出点的高度，增大掷出的速度，保持仰角在45°左右。