高一物理新教材中有许多小栏目,如“思考与讨论”、“说一说”、“做一做”、“科学漫步”等。这些小栏目趣味性强、既能启迪学生的思维,又有很强的实用性。其中“做一做”栏目的内容值得一做。下面就49页“做一做”栏目中用数码相机测自由落体加速度的方法谈谈自己的经验。
伽俐略凭借深邃的智慧和艰苦的努力,通过几百次实验研究自由落体运动,纠正了绵延几千年的错误。那时候做实验的主要困难是没有可靠的测量工具。300多年来,物理学的发展催生了无数新的技术,数码相机就是其中之一。多数数码相机都有拍摄视频短片的功能:在1S内拍摄十几帧以至几十帧照片;连续播放时由于视觉暂留效应,我们感觉就像物体在运动。
各帧照片的时间间隔可以在数码相机的说明书中找到,我用SONYW330相机,这个时间是1/30S,为了测量小球在各个时刻的位置,要在小球下落的轨迹旁放置一把直尺,我用实验室里1m长的直尺,利用重锤线使直尺竖直插在地面上,靠墙立不容易调到竖直状态。拍摄场所应选在光线较强的地方,否则拍出来的图像有拖尾现象。放开小球时的位置尽量靠近直尺的上端,不然小球落到直尺跟前时速度太大,图象也有拖尾。拍摄得到的视频文件是AVI格式的,能逐帧播放这种格式文件的软件很多,我用的是KMPlayer,在播放时右键单击屏幕,在出现的菜单中选择播放中的逐帧步进,按F键可一帧一帧的播放。用Win7自带的截图工具(在附件中)截取每帧的图象,共截取10幅图片,将每帧图片放大后读出小球的位置,计算出相邻小球间的距离,根据逐差法就可以算出重力加速度g。
后来发现ACDsee看图软件也有播放功能,而且不用截图,更加方便。具体操作步骤如下:
1 .将录像文件导入计算机,要求计算机安装ACDsee看图软件。(最好是最新版的)
2.打开ACDsee看图软件,在其窗口中找到录制的视频文件,双击打开视频文件使其处于预播放状态。
3.在播放窗口拖动时间控制轴上的指针,可以看到变化的画面,找到想要提取帧的起始位置。
4.单击右下方的提取帧按钮,选择“提取选择的帧”,此时会出现保存帧位置的对话框,记住帧的保存位置,然后单击“确定”按钮。
5. 关闭播放窗口后,找到存放帧的文件夹并打开,可以看到提取的一幅幅照片。
6. 打开想要的第一张图片适当放大,读出小球的位置(以球的下端为准),以后每三张打开一张照片(使每两张照片间隔时间为0.1秒),依次读出小球的位置坐标。
7. 根据△s=at2,判定其运动性质为匀加速直线运动,并依此求出重力加速度g的值。