摘 要：以豎直彈簧振子的簡諧運(yùn)動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)為例，利用手機(jī)連拍功能拍攝連續(xù)的、等時(shí)間間隔的照片，通過計(jì)算機(jī)自帶的畫圖軟件對所獲得的照片進(jìn)行處理，用簡易的方式實(shí)現(xiàn)了物理教學(xué)中的頻閃照相技術(shù).

關(guān)鍵詞：頻閃照相;手機(jī)連拍;畫圖軟件;彈簧振子;簡諧運(yùn)動(dòng)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：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(yùn)動(dòng)和彈簧振子的簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如圖1和圖2所示，為中學(xué)物理教師提供了新的演示實(shí)驗(yàn)，也對教師的教學(xué)技能提出了更高的要求.很多一線物理教師沒有進(jìn)行過頻閃照相的實(shí)際操作，其原因主要包括以下幾方面：（1）缺少設(shè)備，大部分學(xué)校沒有采購頻閃照相設(shè)備;（2）缺乏技能，頻閃照相對使用photoshop等專業(yè)圖片處理軟件的使用技能要求較高，大部分物理教師達(dá)不到[1];（3）頻閃照相程序復(fù)雜，備課時(shí)間較長;（4）學(xué)生的參與度較低[2].以上種種困難，導(dǎo)致頻閃照相技術(shù)未能在中學(xué)物理教師中得到廣泛應(yīng)用.基于以上問題，本文以豎直彈簧振子的簡諧運(yùn)動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)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(jī)和電腦自帶的畫圖軟件，即可在最短的時(shí)間內(nèi)獲取頻閃照片.

2 選取實(shí)驗(yàn)裝置

豎直彈簧振子模型包含的實(shí)驗(yàn)裝置有：彈簧、小球（或鉤碼）、鐵架臺(tái).為了提高拍攝精度，即增大單位時(shí)間拍攝的照片數(shù)量，應(yīng)采用周期較大的彈簧振子實(shí)驗(yàn)裝置.根據(jù)彈簧振子的周期公式T=2π√（m/k）可知，應(yīng)選取密度較大的金屬小球或鉤碼作為振子，采用勁度系數(shù)較小的彈簧進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以增大彈簧振子的運(yùn)動(dòng)周期.需要注意的是，振子的運(yùn)動(dòng)范圍要在彈簧的彈性限度內(nèi).

3 用手機(jī)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(cè)，固定手機(jī)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(yùn)動(dòng)起來后，長按手機(jī)連拍功能，連續(xù)拍攝若干張照片.用不同的手機(jī)拍攝，相鄰照片的時(shí)間間隔可能不同，可點(diǎn)擊手機(jī)拍照功能的“設(shè)置”進(jìn)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(shí)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(xù)拍攝的若干張照片，以完成至少一次全振動(dòng)為標(biāo)準(zhǔn).用電腦自帶的畫圖軟件打開已拍攝的照片，點(diǎn)擊“重新調(diào)整大小”，保持橫縱比，將百分比設(shè)為10，然后裁去圖片右側(cè)多余畫面，只留下左側(cè)彈簧振子的畫面（60×400像素）.具體保留的像素可根據(jù)拍攝的畫面自行調(diào)整，水平像素盡量小些，且保證彈簧振子在保留的畫面內(nèi).其余的每張照片均重復(fù)以上處理步驟，調(diào)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(fù)制到PPT中處理，制成最終的豎直彈簧振子做簡諧運(yùn)動(dòng)的頻閃照相圖，曝光時(shí)間為（1/30）s，如圖3所示.

5 結(jié)束語

本文提出的以手機(jī)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(yōu)點(diǎn)，有利于在一線物理教師中進(jìn)行推廣.同時(shí)，也便于學(xué)生通過頻閃照相自主進(jìn)行平拋、簡諧運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力.

參考文獻(xiàn)：

[1]壽千里.用數(shù)碼相機(jī)和photoshop進(jìn)行頻閃照相的方法[J].物理教學(xué)探討，2008（05）：53-55.

[2]鄭少山，李春密.頻閃照相實(shí)驗(yàn)研究方法的改進(jìn)[J].教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，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(xué)一級(jí)教師，研究方向：物理課程與教學(xué).