利用视频分析软件Tracker分析弹簧振子的运动规律*

张树国 肖芝清

(无锡市玉祁高级中学 江苏 无锡 214183)

1 引言

在人教版选修3-4机械振动一章中,安排了一节简谐运动.教材先归纳机械运动的一般特点:围绕平衡位置的往复运动,然后以弹簧振子为例来研究简谐运动的规律.由于弹簧振子运动较快,一般的实验方法很难记录某一时刻弹簧振子对应的位置,而视频分析软件Tracker恰好可以解决这一难题[1].

2 创设问题情境

2.1 实验装置

利用电动小气泵代替实验室中脚踏式气泵与弹簧振子连接，可以获得非常平稳的气流.

2.2 实验过程

安装好实验器材如图1所示.

图1 实验装置

打开电动气泵开关，待振子稳定时，调节支架横梁上的刻度尺，使振子的指针指在零刻度处.然后再将振子往一侧拉开一小段距离，释放振子，观察振子在平衡位置O两侧做来回往复的周期性运动.由于振子运动速度较快，学生很难观察某时刻振子对应的位置以及一小段时间振子的位移为多少，也就难以研究其运动规律.

为了能更好地研究振子的运动规律，现场用手机拍摄振子的往复运动视频待用.

3 运用视频软件

3.1 初步观察与定性分析

将现场手机拍摄的视频(3个周期左右)导入视频分析软件Tracker中[2]，如图2所示，初步观察其运动有周期性——往复运动，所以选取一个周期观察(以振子过平衡位置为初始时刻，起始帧为889,结束帧为1 033，步长为6,帧率为120 F·s-1)，以O为原点建立坐标系.

图2 在Tracker软件中建立相关参数

定性分析如下：

(1)从O往A

利用Tracker软件的跟踪功能……