現(xiàn)場實拍視頻輔助物理實驗教學(xué)

王 進(jìn) 卞龍寶

江蘇省大豐高級中學(xué) 江蘇鹽城 224100

現(xiàn)場實拍視頻輔助物理實驗教學(xué)

王 進(jìn) 卞龍寶

江蘇省大豐高級中學(xué) 江蘇鹽城 224100

隨著眾多數(shù)碼產(chǎn)品（相機(jī)、攝像頭、DV等）在家庭中的普及，廣大學(xué)科教師都積極嘗試怎樣將它們的功能更好地應(yīng)用于自身的教學(xué)之中。筆者以數(shù)碼相機(jī)為例簡單介紹數(shù)碼產(chǎn)品攝像功能在中學(xué)物理實驗教學(xué)中兩類常見的應(yīng)用。

一、慢放實拍視頻觀察實驗細(xì)節(jié)

觀察和思考在物理學(xué)習(xí)中占有重要地位，人們的認(rèn)識大多是從觀察得來的,現(xiàn)象與理論的矛盾是物理學(xué)發(fā)展的直接動力。但是有些物理現(xiàn)象變化太快,稍縱即逝,難以用肉眼觀察到,給物理規(guī)律獲得與理解帶來一定的障礙。針對這種情況，筆者在實際教學(xué)過程中利用數(shù)碼相機(jī)的攝像功能在課堂上現(xiàn)場攝錄實驗全過程,緊接著連接到計算機(jī)，用事先準(zhǔn)備好具有慢放功能的視頻播放器（如Midea player classic）進(jìn)行慢放,通過投影儀清晰再現(xiàn)實驗細(xì)節(jié)過程，在學(xué)生頭腦中留下了深刻的印象，收到了良好的效果。

比如，在高中物理“拋體運動的規(guī)律”一節(jié)內(nèi)容中，很多教師都會用“雙軌平拋儀”演示平拋運動與豎直方向自由落體運動和水平方向勻速直線運動的關(guān)系，然而由于球在空中飛行時間短，加上儀器可見度不高及存在聲音等其他因素干擾，實際實驗時學(xué)生很難僅憑視、聽覺判斷出小球在空中運動時的相對位置關(guān)系及相碰情況。然而，如果現(xiàn)場將實驗過程拍攝下來,再進(jìn)行慢放,就可以清晰地看到實驗整個過程中2個球在空中幾乎一直在同一豎直線或在同一水平線上直至發(fā)生碰撞。圖1、圖2分別是視頻慢放時截取的兩球在空中運動時的兩幅對比圖片，圖3是視頻慢放時截取的兩球碰撞瞬間圖片。

圖1

圖2

圖3

同樣，在用裝有水的塑料杯演示“完全失重”現(xiàn)象、真空條件下羽毛和鐵片同時下落等這類時間短、可見度不高等實驗時我們都可以將整個實驗過程拍攝成視頻再通過慢放觀察實驗細(xì)節(jié)，便于學(xué)生很快客觀準(zhǔn)確地得出結(jié)論，如圖4、圖5所示。

圖4

圖5

二、逐幀播放視頻定量研究運動

頻閃照片在中學(xué)物理實驗教學(xué)中使用的較多，通常用于定量研究自由落體運動、平拋運動、簡諧運動等。然而不用說傳統(tǒng)的頻閃照片制作方法成本高，效率低，即便采用數(shù)碼相機(jī)的快速連拍功能來制作頻閃照片，也會因為需要現(xiàn)場花費一定時間來處理圖片而顯得極為不便。

比較好的一種替代方法也是利用數(shù)碼相機(jī)的攝像功能先將整個實驗過程拍攝下來，緊接著采用具有逐幀播放功能的視頻播放器（如Midea player classic）一幀一幀地再間斷進(jìn)行播放。大家都知道，視頻圖像其實質(zhì)是一個連續(xù)靜態(tài)圖像（即幀）的序列，在其每一幀中都記錄著拍攝時刻運動物體的具體位置。這樣，在逐幀進(jìn)行間斷播放時便可以通過這些一幀幀靜態(tài)畫面清晰“捕捉”到對應(yīng)時刻（幀頻×幀數(shù)）物體的具體位置及進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)的測量，進(jìn)而再展開后續(xù)的研究。圖6為水平方向彈簧振子做簡諧振動的視頻逐幀播放時，在1/4個振動周期中截取的幾個連續(xù)幀畫面的有序排列，根據(jù)這些幀畫面可以很快測出彈簧振子在各個對應(yīng)時刻的位移并在此基礎(chǔ)上分析得到其振動規(guī)律滿足正弦或余弦規(guī)律。可以看出相對于頻閃照片，采用逐幀播放現(xiàn)場實拍視頻定量研究運動，無論在技術(shù)要求上還是在時間節(jié)省上都具有很大優(yōu)勢。

圖 6

[1]王仁泉.巧用數(shù)碼相機(jī)使運動定格[J].物理實驗,2008,9：21～22

[2]陳杰,孫麗莉.頻閃照片在物理教學(xué)中的運用[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2008,5：57～59

[3]錢汝蘭.物理教學(xué)演示的視頻拍攝[J].物理教學(xué)探討,2004,8：49～50

2010-10-10

王進(jìn)，本科，中教一級。卞龍寶，本科，中教高級。