Tracker软件在三线摆测量刚体转动惯量实验中的应用

高寒+张黔+谢媛+伊志鑫

摘 要 在传统的用三线摆测量刚体转动惯量实验的基础上，用手机拍摄实验过程进行实验数据的采集，利用Tracker视频分析软件和C语言程序来处理实验数据，研究刚体的转动惯量；与传统的通过秒表读取三线摆摆动周期相比，使用Tracker软件处理实验数据可以节约实验时间，更大的优势在于可以避免人工读数产生的误差，从而提高实验精度。

关键词 转动惯量 Tracker 三线摆 视频分析

中图分类号：O1313.3 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2017.01.029

The Application of Tracker for the Rotational Inertia of

Rigid Bodies Using Three-line Pendulum

GAO Han， ZHANG Qian， XIE Yuan， YI Zhixin

（Beijing Forestry University， Beijing 100083）

Abstract Based on the traditional three-line pendulum method of measuring the rotational inertia of the rigid bodies， obtaining experimental data by recording the experimentation using an intelligent mobile phone and processing the data with the intelligent video Tracker software and C Language Programming can be a good way to study the rotational inertia of the rigid bodies. Comparing with the traditional data of the cycle of three-line pendulum obtain by a stop-watch， processing the data with the intelligent video Tracker software saved a lot of time， with a greater advantage is that it can avoid the artificial reading error， and the experimentation is thus more accurate.

Keywords rotational inertia； Tracker； three-line pendulum； video analysis

0 引言

刚体转动惯量的测量是大学生物理实验课程①中的一个重要的实验项目，由于该实验的精度要求比较高（与理论值相比，相对误差要求小于3%），要做出符合要求的实验数据需要学生长时间集中注意力，反复测量。本文通过使用Tracker视频分析软件②（以下简称Tracker），对用三线摆测量刚体转动惯量③实验进行了改进：用智能手机（或相机）等数码拍摄装置代替实验中的秒表装置拍摄实验视频，利用Tracker软件的物体位移追踪功能获取实验所需的数据，然后通过程序分析，从而得出待测刚体的转动惯量以及相对误差。相比市场上已有的相关测量时间的仪器相比，利用该软件进行相关实验不仅可以节省大量实验成本，而且还能提高学生的实验效率，将当今流行的智能手机与物理实验相结合，极大的提高了学生对物理实验的兴趣。

4 结论与展望

4.1 结论

通过利用Tracker软件进行实验数据的处理，不仅使得学生能够在保证实验精确度的前提下快速完成实验，掌握实验相关知识，而且老师还可以通过提前录制实验视频，将实验过程通过该软件展示出来，方便学生了解实验原理及相关实验现象，提高教学质量。

4.2 应用前景

Tracker软件是一个可以追踪物体运动轨迹的一款视频分析软件，所以該软件也可以处理其他的一些与运动轨迹有关的物理学实验数据，比如测量液体黏度实验、⑦抛体运动实验⑧等。

由于Tracker软件是一个利用java编写的开源软件，所以在以后可以将该软件移植到android智能手机上，从而实现只利用基本上每个学生都会有的智能手机就能 （下转第137页）（上接第63页）够完成实验数据的处理，将物理实验与当今流行的智能手机相结合，不仅能够增强物理实验的趣味性，而且能够提升学生对物理实验的兴趣。

*通讯作者：张黔

注释

① 张文杰.大学物理实验教程[M].1版.北京：中国农业出版社，2015.

② 吴志山.让真实定量、定格——Tracker软件在物理教学中的应用[J].物理教师，2012（7）：53-54.

③ 张代胜，胡玺良，袁玲.三线摆法测量复杂构件转动惯量的误差分析[J].农业机械学报，2008.39（3）：37-40.

④ 汪雷.简谐运动的判定[J].湖南中学物理，2014（9）：63-64.

⑤ 李雪梅，夏雪琴. Matlab软件在三线摆法测定圆环转动惯量中的应用[J].大学物理实验，2014.27（3）：101-104.

⑥ 强蕊.三线摆法测刚体转动惯量的不确定度分析[J].西安科技大学学报，2011.31（5）：631-635.

⑦ 曹海宾，侯娟，李金平，等.运用Tracker视频分析软件对液体黏度实验的分析[J].物理实验，2015.35（12）：29-32.

⑧ 丁晓彬，董晨钟.基于2D开源视频分析和建模软件Tracker研究抛体运动实验[J].大学物理，2012.31（7）：34-36.