频闪照相法及其应用

1、 运用简易频闪照相法进行物理实验和体育运动分析酉阳县第二中学 韦路内容摘要：在新课课程改革环境下，高中物理教学更注重学生对科学精神的领悟，动手操作能力的培养和知识实践运用。实验研究的手段也越来越丰富，其中频闪照相技术已经作为研究物体运动的重要手段，可以更加生动、形象的研究物体运动的规律，在体育运动我们可以频闪照相技术分解技术要领以此掌握每个动作的来龙去脉。关键词：运用 简易 频闪照相 分析 实验 运动专业的频闪技术是在同一张底片上间隔相等的时间多次曝光获得的，也就是在同一相片上显示一个物体在不同时刻的位置，其效果就好象在不同时刻所拍的透明相片重叠在一起，得到一幅在同一个画面内有不同时刻物体影像

2、的频闪相片。但频闪照相技术，设备昂贵，中学实验室很难承受；实验条件苛刻，操作要求高，非一般物理实验室特别是中学物理实验室能够具备的。在实际教学中中常常只作为一种方法向学生介绍。为了让学生更加形象的理解物体运动的规律，在高中我们很多一线的教师往往通过课件模拟，但学生没有自己亲自动手做实验，无法获得真实的实验体验，而且课件模拟数据是人为预设，不是来自实验数据，其科学性也有待商榷。基于此结合教学经验，笔者试制了一套简易的频闪照相设备,它不同于一般的课件模拟，我们所得到的照片是建立在真实的图像数据之上的，能很好的反映它的真实性，误差也符合中学物理实验的要求,其效果与专业的频闪照相仪非常接近。【实验原理

3、】随着数码技术的发展和应用，原来在专业高档相机的连拍功能，现在普通的三星手机基本都具备了这个功能，而现在手机数码相机的连拍功能是通过机内软件控制来实现的，所以相邻照片的时间间隔是十分精准的，拍出来的数码照片，可以轻易的实现编辑合成（photoshop软件来实现），我们把一系列连续的照片进行拼接，其效果就好象在不同时刻所拍的透明相片重叠在一起，得到一幅在同一个画面内有不同时刻物体影像的频闪相片。【实验器材】（1）照相设备：三星数码相机，三角架，连接电脑数据线。（2）处理设备：带Photoshop软件的电脑一台。【相机测试】为了实验更加准确，就需要对相机连拍功能时间间隔的稳定性进行测试。相机调到高

4、速连拍模式，用三脚架固定好，对准已经启动的数字秒表进行连续拍摄，得到如下一系列照片：第1张第2张第3张第4张第5张通过照片发现连续拍摄照片的时间间隔t=0.2s,误差为1/100s，在允许的误差范围内稳定，完全能够满足本实验的要求。器材调试完毕后我们运用此设备进行匀变速运动研究。一、匀变速直线运动演示设备：1 m左右长木板（白底黑网格）一块，带轮小车一个，大铁球1个，带电磁铁和导轨的斜槽。二、本实验说明：1、为了减小小球下滑的摩擦力，在木板上面安装了金属轨道。安装时先用螺丝将轨道平整的安装在木板上，再用万能胶将轨道与木板粘好，让轨道与木板连接更加牢固，小球运动的轨道面更加平整，不至于在滑行时发

5、生形变。2、本实验中，如果用手静止释放小球，很难真正让小球静止释放，总是习惯性的给小球一个初速度，同时很难做到同时从小球两侧释放，很容易导致轨道平面侧向震动，影响实验。为了克服这一点，笔者选择了通过电磁铁来控制释放小球，这样就可以避免上述问题。 通过控制电路实现对电磁铁磁性的控制，当按钮开关按下时，回路闭合，产生磁性，就可将小球吸住；当松开按钮回路断开磁性消失，小球沿轨道开始加速下滑。【实验步骤】1、水平的桌面上适当的位置，树一个白色背景（可以用白色美术纸，或白布均可），桌面放一木板，一端通过木块适当垫高，另一端适当伸出桌面，用三脚架固定一个数码像机，将数码相机调整到高速连拍模式。2、连接好控

6、制电路，将按钮开关按下回路处于闭合，将小球当斜面轨道顶端，用电磁铁吸住。3、先按下快门相机开始连续拍摄，再松开按钮回路断开，小球沿斜面轨道加速下滑，这样就得到了一组系列照片，重复相同的步骤多照几组照片。4、然后将拍摄的照片拷贝到电脑里，利用图像软件将一组系列照片，依次导入电脑，再进行处理，拼接到一张照片，这样便得到了一幅“频闪照片”。5、然后学生根据图上的钢球不同时刻对应的尺的刻度和时间间隔，就可以研究了。【数据处理】频闪照片（很直观） 将照片通过Photoshop图层数据技术处理后，将小球在不同时刻的位置拼在同一张照片中，就形成了“频闪照片”（如下图）。根据所得的“频闪照片”分别测量出小球在不同时刻的数轴坐标：位置编号12345时间t/s00.30.60.91.2位置坐标（cm）4.512.526.546.371.8X1 = d2 - d1 = 12.54.5 = 8 cm X2 = d3 - d2 = 26.5 12.5 = 14 cm X3 = d4 - d3 = 46.326.5 = 19.8 cm X4 = d5 - d4 =71.8-46.3 = 25.5 通过数据分析发现：因为 X4 - X3 X2 - X1 通过计算我们就可准确地知道小球做的是匀加速直线动。三、下面是我们用频闪照相在电脑合成的三米板跳