应用视频分析软件测单摆周期和重力加速度
作者：刘婷 彭朝阳
来源：《物理教学探讨》2016年第04期

        摘 要：在用单摆测重力加速度的实验中运用Tracker软件实时捕捉摆球的运动情况，得到图像，并拟合出振动方程，得到周期T，根据单摆的周期公式测得当地的重力加速度。

        关键词：单摆； 测重力加速度； 视频分析； Tracker

        中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）4-0056-2

        单摆测重力加速度是高中物理中很重要的实验，其实验原理是通过测出单摆摆长L和周期T，根据单摆的周期公式T=2π得出重力加速度。在传统实验操作中多采用秒表手动计时来测量周期T，为了减小实验误差要求至少测3次30～50个全振动的时间取平均值。这种方式虽然能培养学生严肃认真、脚踏实地的实验作风，但测量时间长，机械重复，疲劳程度大。而且在实验中尽管注意力高度集中，由于个人反应时间的差异导致同学们测量结果之间离散性大。本文从信息技术与物理教学整合的角度出发，应用视频跟踪分析与建模软件Tracker捕捉摆球的运动，得到摆球的振动曲线并拟合出振动方程，从而得到振动周期。这解决了传统实验方法中测量周期费时，劳动强度大，结果离散性大的问题。

        1 Tracker软件简介

        Tracker软件是一款免费的视频跟踪分析和建模工具软件，可以手动或自动跟踪视频中对象的位置、速度和加速度并动态显示。利用软件强大的绘图功能还可以实时得到相应的图像。通过录制实验视频，用软件对一段视频进行定量分析，以简洁高效的数据分析手段揭示物理规律。这样大大降低了实验成本，同时也可以拓展学生的视野增强学生实验的兴趣和参与度。

        2 实验操作

        2.1 视频的录制

        实验视频的录制可以使用普通摄像头、数码相机、摄像机、手机等设备。在实验视频录制的过程中应尽量保证镜头与实验平面垂直并稳定，建议使用三脚架固定录制设备。为了便于软件准确捕捉运动对象，应使用与研究对象颜色反差大的背景。用图1所示装置进行实验并录制视频。