巧用数码相机使运动定格

    数码相机,不仅可以为我们的生活留下精彩的瞬间或片断,如果能够在物理教学过程中加以巧妙使用,还可以让我们获得意想不到的收获.以下是可利用数码相机改进的实验.

    1  解除疑惑

    1.1 估算照相机曝光时间的实验

    在文献[1]/匀变速直线运动的研究0的/自由落体运动0一节的/做一做0中,介绍了/傻瓜0照相机,要估算照相机的曝光时间.但在实际操作时想抓拍到这个镜头非常困难.如果换一种思维,用数码相机的摄像功能拍下小球下落的过程,然后逐帧播放,就会出现课本上的图样,从而可以估算数码相机的曝光时间了.

    1.2 平抛运动的探究实验

    在文献[2]/曲线运动0的/探究平抛运动的规律0一节的/做一做0中,要求观察两球是否同时落地.实际操作时,由于时间短,教室里学生多,课桌挤,仅凭肉眼观察是不可能的.一般情况下往往换成要求学生听落地的声音,但由于反弹缘故,落地声会有几个,又会影响学生的判断.如果将过程拍摄下来,逐帧播放,就可以看到2个球几乎一直在同一水平线上.

    2 直观显示

    2.1 牛顿管实验

    在演示真空条件下羽毛和铁片同时下落的实验时,同样面临着/看不见0、/看不清0的问题,可以将这个过程拍成视频,利用逐帧播放的功能就可以让学生观察实验现象.

    2.2 失重实验

    在讲解/完全失重0内容时,往往会做这样的实验:在透明塑料饮料瓶中装入染有颜色的水,演示者站在比较高的地方,观察者可以看到水从瓶下方的小孔中流出,松手让瓶下落,下落过程中水不流出.在不到1 s的时间内是很难看清实验现象的.这时利用数码相机进行摄像,然后利用播放器的逐帧播放功能,就可以清晰地看到水不流出的实验现象,如图1所示.

    2.3 通电自感(断电自感)实验

    实验中,如果线圈的自感系数不是非常大,要想直接观察到通电自感中电灯先后亮起来,断电自感时小灯泡闪亮一下再熄灭是比较困难的,而利用视频播放,可反复对比,现象就较明显了.

    3 动态分析

    在一些实验中,如果要持续跟踪某个研究对象,那更需要数码相机的摄像功能.

    比如,在选修3-4/简谐运动0教学中,探究/弹簧振子的位移-时间图像0时,教材上的/做一做0里尽管也采取/用数码相机和计算机绘制小球运动的x-t图像0,但具体操作起来要求比较高也比较复杂,而且学生的参与度也不是很高.

    笔者尝试了下述方法,效果比较好.