1、用手机视频开展运动学实验方法介绍李志锋（江苏省横林高级中学，江苏 常州 213101）随着科技的发展，数码相机、摄像机、手机等电子产品已深入大众生活。它们在提高人们生活质量的同时，也为我们利用数码视频设备进行物理实验探究提供了方便。下面就笔者利用手机视频功能进行物理实验的探索中以探究平抛物体的运动规律为例，在方法上作初步介绍，与大家共同交流，共同探讨，以期抛砖引玉。1 实验设计基本想法数码新产品不断普及，其功能也不断随之增加，好多相机都有备了视频功能，如卡西欧 FC100、三星 WB2000，它们具备每秒近 10 张照片的连拍功能，还 支持每秒 1000 帧的视频拍摄。选择数码相机、摄像机进行
2、视频拍摄，当然是不错的选择。由于数码相机、摄像机的普及率还远不如手机，虽然手机拍摄的视频在图像的质量上不如数码相机、摄像机，但是，为了实验方法“平民化” ，且具有代表性，本文中还是选择以手机为视频工具进行实验。2 实验基本过程（1）视频的拍摄取一个 1.5 米左右高的架子，用橡皮筋把手机固定在架子上（图 1） 。以墙面为背景，让手机平行墙面且摄像头正对墙面，把手机设置为视频模式。准备就绪后，启动视频开始摄像，紧接把平抛物体从合适的高度紧靠墙壁水平抛出（笔者选用的是一个内有黄色花纹的装饰玻璃球，为防止球破损，在地面上铺放了柔软物体） ，当平抛物体落地后立即停止摄像，并保存。（2）图像的处理把录制
3、的视频传送到电脑中，然后进行截图、图片处理，以获得物体运动图。视频转换成图片的方法很多，这里选用暴风影音播放器进行播放、截屏，获得图像，然后使用photoshop 进行图像的处理。方法如下：运行暴风影音播放器，打开录像进行放映，当视频中出现平抛物体时，立即按下暂停键（图 2） ，此后播放器保持在暂停状态。用鼠标拖拉播放进程指示，当画面上出现平抛物体的初始位置时开始截图。截图方法是：点击鼠标右键，出现菜单后选择截屏/立即截屏（图 3） ，然后按电脑键盘上方向键“”一次，进入下一帧图像，再进行截屏，如此反复（也可以每隔一定帧数如 3 帧截屏一次） ，截得一系列图像，自动存入 My Document
4、s 中的图片收藏文件夹内。设每一帧的时间间隔为 T，则以上顺次截得的相邻两帧图像的时间每隔为 T。然后，运行 photoshop 软件，点击菜单中文件 打开选项，找到存贮以上截屏图的文件夹，选取需要打开的图片并全部打开。然后，以第一张截屏图像为背景，把所有其它图像按截屏的先后顺序复制到同一文件上，分别命名为图层 1 到图层 5（图 4，这里共打开6 张图片） ，将图层 1 至图层 5 分别添加蒙板，利用笔刷在每一层的蒙板上显出下一层的运动物体图像（图 5） ，完成后按 Shift+Ctrl+E 合并所有图层，这样便把不同时刻的照片拼合到一张图片上，得到类似于平抛运动的闪光照片（图 6） 。（3
5、）运动时间间隔的确定一般情况下，手机每秒拍摄的图像帧数并不知道，而研究物体的运动必须知道每一帧的时间间隔。我们可以借助播放器来确定每帧图像的时间间隔，方法是：让播放器处于暂停状态，然后按电脑键盘上的方向键“”的同时，观察播放器播放进程指示值，记录指示值递进 1 秒时间内，方向键的按压次数，即为 1 秒时间内的视频帧数，设为 N，则每帧的时间间隔为1/N。（4）运动规律的探究为测定运动中物体的间距，首先要确定图片与实际的比例关系。实验时可在墙上放置一根刻度尺，根据图片中像的长度与实际的长度关系，确定图片的比例（本文仅为说明方法，所以在实验中没有放置刻度尺） 。长度的测量可以借用 photoshop 软件的标尺进行。余下的工作是对图像进行测量及数学处理以探究物体的运动规律，具体方法与闪光照片的处理类似，为节省篇幅，不再累述。3 本实验方法的优点用本方法来进行实验，是对传统物理实验的冲击。它打破了课本一贯用实验室设备进行物理实验的惯例，而采用日常生活用品开展实验，使物理实验大众化、 “平民”化、生活化，有利于有兴趣、有志于物理学科的学生课后进行实验探究，培养其学习兴趣和动手能力。本实验也是一次实验手段变革，实验思想的大胆创新，必能培养学生的创新思维和培养创新能力。通过对本实验思想合理拓展与开发，它的应用面也很广，不仅可以用于运动学的研究，也可应用到诸如热学等其它领域之中。
