利用手機連拍功能與畫圖軟件進行頻閃照相的方法

摘 要：以豎直彈簧振子的簡諧運動演示實驗為例，利用手機連拍功能拍攝連續的、等時間間隔的照片，通過計算機自帶的畫圖軟件對所獲得的照片進行處理，用簡易的方式實現了物理教學中的頻閃照相技術.

關鍵詞：頻閃照相;手機連拍;畫圖軟件;彈簧振子;簡諧運動

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）23-0056-01

1 提出問題

2018年人民教育出版社出版的高中物理新教材提出了通過頻閃照相的方法研究小球的平拋運動和彈簧振子的簡諧運動規律，如圖1和圖2所示，為中學物理教師提供了新的演示實驗，也對教師的教學技能提出了更高的要求.很多一線物理教師沒有進行過頻閃照相的實際操作，其原因主要包括以下幾方面：（1）缺少設備，大部分學校沒有采購頻閃照相設備;（2）缺乏技能，頻閃照相對使用photoshop等專業圖片處理軟件的使用技能要求較高，大部分物理教師達不到[1];（3）頻閃照相程序復雜，備課時間較長;（4）學生的參與度較低[2].以上種種困難，導致頻閃照相技術未能在中學物理教師中得到廣泛應用.基于以上問題，本文以豎直彈簧振子的簡諧運動演示實驗為例，提出了一種最為簡單的頻閃照相方法，只需要一部有連拍功能的手機和電腦自帶的畫圖軟件，即可在最短的時間內獲取頻閃照片.

2 選取實驗裝置

豎直彈簧振子模型包含的實驗裝置有：彈簧、小球（或鉤碼）、鐵架臺.為了提高拍攝精度，即增大單位時間拍攝的照片數量，應采用周期較大的彈簧振子實驗裝置.根據彈簧振子的周期公式T=2π√（m/k）可知，應選取密度較大的金屬小球或鉤碼作為振子，采用勁度系數較小的彈簧進行實驗，以增大彈簧振子的運動周期.需要注意的是，振子的運動范圍要在彈簧的彈性限度內.

3 用手機連拍功能拍攝照片

將待拍攝的彈簧振子置于畫面的最左側，固定手機位置，將彈簧振子向下拉到某一位置釋放（不超出畫面范圍），待振子運動起來后，長按手機連拍功能，連續拍攝若干張照片.用不同的手機拍攝，相鄰照片的時間間隔可能不同，可點擊手機拍照功能的“設置”進行查詢.筆者的“華為nova 5 Pro”視頻幀率為30fps，代表1秒鐘連拍功能拍攝了30張照片，即相鄰照片的時間間隔為（1/30）s.

4 用畫圖軟件處理照片

首先，要從拍攝的照片中選擇連續拍攝的若干張照片，以完成至少一次全振動為標準.用電腦自帶的畫圖軟件打開已拍攝的照片，點擊“重新調整大小”，保持橫縱比，將百分比設為10，然后裁去圖片右側多余畫面，只留下左側彈簧振子的畫面（60×400像素）.具體保留的像素可根據拍攝的畫面自行調整，水平像素盡量小些，且保證彈簧振子在保留的畫面內.其余的每張照片均重復以上處理步驟，調整比例以及最終保留的圖片像素與第一張照片的處理保持一致.最后，將所有處理好的單張照片平行置于同一畫面中，可用該畫圖軟件，也可直接復制到PPT中處理，制成最終的豎直彈簧振子做簡諧運動的頻閃照相圖，曝光時間為（1/30）s，如圖3所示.

5 結束語

本文提出的以手機連拍功能和電腦自帶的畫圖軟件獲得頻閃照相的方法，具有簡單、方便、快捷、成本低的優點，有利于在一線物理教師中進行推廣.同時，也便于學生通過頻閃照相自主進行平拋、簡諧運動等運動規律的研究，培養學生的實驗探究能力.

參考文獻：

[1]壽千里.用數碼相機和photoshop進行頻閃照相的方法[J].物理教學探討，2008（05）：53-55.

[2]鄭少山，李春密.頻閃照相實驗研究方法的改進[J].教學儀器與實驗，2010，26（02）：19-20.

（收稿日期：2021-08-28）

作者簡介：張伶霞（1987-），女，北京人，碩士研究生，中學一級教師，研究方向：物理課程與教學.