摘 要：随着信息技术高速发展，信息技术越来越多的被用来进行物理研究和教学。如果能把信息技术用在传统物理教学上，二者结合后能够带来积极的影响。本文利用视频分析软件Tracker，研究探索电磁炮炮弹运动的轨迹和规律，通过Tracker软件的视频分析功能和建模分析功能，建立模型，将电磁炮运动的轨迹分解成沿x轴和沿y轴的两个方向，记录并分析出电磁炮炮弹的运动轨迹，可以使电磁炮运动过程可视化，加深学生的直观印象。
关键词：Tracker软件；大学物理教学；电磁炮
一、引言
随着信息技术的飞速发展，计算机技术被广泛运用于生活的各个方面。近年来，许多老师和学者也将计算机技术运用于物理研究与教学方面，而视频分析方法就是基于计算形态的新的科学方法之一。视频分析软件Tracker，是一款具有视频建模和视频分析功能的软件，通过研究大量的物理实验，证明该软件可以在大学物理教学中的一些内容上进行使用，如抛体运动、圆周运动、自由落体运动和简易的二维碰撞等，使物理过程最大程度的可视化，帮助学生自主学习物理规律、研究及验证物理实验。从而促进学生学习，有利于学生更深层次地理解，也可以增加学生学习的趣味性，提高学生学习的效率，是一种便捷有效的技术手段。
Tracker软件发明于2005年。该软件的发明者是美国卡布里洛大学的道格拉斯﹒布朗教授。在发明该软件后，道格拉斯﹒布朗教授就不断针对Tracker软件的使用方法以及它的视频分析功能和视频建模功能进行了介绍与讨论。从2005年至今，道格拉斯﹒布朗教授针对Tracker软件在物理领域的应用，一共举办了6次大型研讨会议，国外很多学者在不断研究Tracker 软件在物理学习中的应用并取得了一些成就。在我国，一些学者从2011年开始对Tracker 软件进行应用研究，目前有些在物理教学中应用的报道，但整体来说数量还比较少。
利用Tracker视频分析软件研究实验，可以随时录制研究视频，免受实验地点和实验仪器的限制，也可以使用电视、电影、网络及虚拟游戏等视频进行分析，还可以使用课本上的一些图片来进行轨迹等静态分析，调动学生们学习的积极性，从而提升教学的效率和效果。同时研究一些不易测量的实验过程及运动轨迹，解决传统教学遗留的问题，弥补传统教学的不足。
二、利用Tracker软件研究电磁炮的运动轨迹
（一）视频的录制
在使用Tracker软件进行数据生成及分析前，需要录制一段相关的实验视频。
本视频录制于物理演示实验室。本实验使用了手机进行录制，也可使用数码相机、摄像头等摄像设备录制。视频录制需要实验器材有磁炮一门如图1（a）所示、炮弹1枚如图1（b）所示， 软尺一把如图3.1（c）所示，挡板一个如图3.1（d）所示：
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（二）电磁炮的运动轨迹分析
a．导入视频
首先我们打开Tracker软件，将提前录制好的视频导入Tracker软件。将视频反复播放几次后，选择好视频的起始帧和结束帧。
b．建立坐标轴
我们运用坐标轴工具，以电磁炮的出弹口为原点建立坐标轴，横轴向左方向为正，纵轴向上方向为正。
c.建立坐标杆
本实验，以视频录制时放置的标尺为准建立校正杆，校正杆长度为1m。
d.建立质点，设定追踪目标
点击创建质点，按住Ctrl+shift键，设定炮弹为追踪目标，软件将自动追踪炮弹的运动轨迹，并实时记录炮弹的位置和时间信息。在本实验中需要2种数据关系：位移x与时间t以及位移y与时间t的关系。在软件对炮弹进行逐帧分析时，要对其进行检查，若追踪过程中出现追踪目标搜索错误的情况，应手动进行标记。
（三）数据分析
导入视频后，运用粒子运动学模型建立炮弹运动轨迹模型，从而得到的炮弹运动的轨迹图，如图3所示。
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通过分析Tracker软件记录的数据，分析出横坐标x与时间t的变化关系，如图3（a）所示。炮弹运动的轨迹的分量x方向是匀速运动，位移x与时间t成正比例函数，说明水平是匀速直线运动。对运动轨迹x方向的函数进行拟合，首先输入拟合方程：而后点击自动拟合，Tracker就会自动拟合，并且会根据表里的数据，计算出所需要的参数，如图3（b）所示，由拟合结果可得炮弹相对原点x坐标轴的位移 ；沿着x方向的起始速度。
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分析纵坐标y与时间t的变化关系，如图4（a）所示，由图可知，炮弹运动轨迹y坐标的与时间t是上抛运动。对运动轨迹y方向的函数进行拟合，输入公式:而后进行拟合，如图4（b）所示，整个炮弹y方向的运动轨迹是上抛运动，由拟合后得数据我们可以得出：
相对原点y坐标轴的位移 ；沿着y方向的起始速度；重力加速度。
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三、结束语
视频分析软件Tracker在大学物理教学方面运用起来极其方便，本文通过Tracker软件视频分析和建模分析的功能，研究了电磁炮运动轨迹以及规律。我们利用Tracker软件的建模分析功能，研究了电磁炮实验的运动规律记录并分析出电磁炮炮弹的运动轨迹。通过研究可以看出，如果利用Tracker软件的建模分析功能用来物理教学，将会是一种全新的、强有力的教学方法，不仅可以帮助学生探索和建立物理概念和规律，而且可以成为学生学习物理的有效工具。
参考文献：
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