記錄計時器已經過時了嗎?利用Vernier應用程式(Vernier Video Physics)讓運動學課程產生戲劇性變化!

我是科學訓練師桑子研。每天都是實驗日。

各位老師,每天的備課辛苦了!在教「物體運動」這個單元時,您是否也曾煩惱,該如何讓學生更有效地理解運動的奧妙呢?傳統用打點計時器在紙帶上打點分析的實驗雖然經典,但不少學生心裡總會冒出「我到底在做這個幹嘛?」的疑問。

這裡想向大家推薦一個超棒的APP,叫做 Vernier Video Physics,用它來進行影片分析,不僅輕鬆,還能讓教學變得超級有趣!這個APP能讓學生們直觀地理解,光靠課本或傳統教材難以傳達的物體運動的樂趣和深度。

VernierVideoPhysics

為什麼這個APP這麼厲害?它最大的魅力在於,可以分析手機拍攝的影片,自動追蹤物體的運動軌跡。更酷的是,它還能即時生成物體的位置(x-t)和速度(v-t)與時間變化的圖表!

這就像是把傳統的打點計時器實驗數位化並升級了!在實際操作打點計時器之前,如果能先用這個APP將運動「視覺化」,學生們就能更清楚地知道「我們接下來要做什麼?」和「我們將會學到什麼?」。當運動軌跡和圖表形狀即時呈現在眼前時,肯定能激發學生們的「為什麼?」和「原來如此!」的學習動力。

您可以把它當作課程的開頭,讓學生們看看「原來科學這麼有趣!」,也可以讓學生們自己拍攝、分析身邊物體的運動,當作探索學習的工具。有了這個APP,理化課保證會變得更生動、更有深度!

實用教學指南:Vernier Video Physics 應用小撇步
需要準備的東西

  • 已安裝 Vernier Video Physics APP 的智慧型手機或平板電腦
  • 想拍攝的物體(球、重物、玩具車等)
  • 背景簡潔的場地(單色牆面最適合,不會干擾物體運動)
  • 尺或捲尺(用來設定影片中的距離參考)

我們準備了一些影片素材,請從這裡下載

垂直上拋

水平投射

斜向拋射

實際操作的影片在這裡。

這個APP的使用方法非常簡單。首先拍攝影片,然後設定要追蹤的物體。這次我們把網球放在力學台車上。

接著點擊「Track」按鈕,它就會開始追蹤網球的運動軌跡。有時候它可能會在途中跟丟,這種情況下就需要手動一格一格地輸入數據。

接下來設定x軸和y軸的位置及方向,如果也輸入比例尺,就能畫出精確的x-t圖。所以拍攝時最好把尺一起拍進去。

設定好後,它會馬上開始分析。負向等加速運動很難理解,但有了這個APP,學生們說不定就能懂了?

試著做自由落體實驗,結果會像這樣。

從v-t圖上目測加速度,計算結果是

2.2/(0.60-0.36)=9.2 [m/s^2]

垂直上拋運動的話,結果會像這樣。

從斜率計算重力加速度,結果是10m/s^2。這個數值已經很不錯了,因為用打點紙帶實驗也很難超過9。接下來我們也嘗試了二維拋體運動。

結果如何呢?來看看分析圖…

此外,我們還嘗試了許多其他實驗。

用這個APP,備課和收尾都變得簡單。最重要的是,它能激發學生「我還想知道更多!」的好奇心。請務必在您的課堂上試試看,為理化教學注入一股新活力吧!

另外,我們也用頻閃攝影APP來拍攝了物體運動,照片如下。讓學生們自己用這些照片來畫出X軸和Y軸,進行分析,或許也是個不錯的教學方式喔。

請務必在課堂上試試看。

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