Vernier Video Analysis^® 幫助學生透過真實世界的影片探索運動，讓他們以實作的方式將數據的圖形表示與實際看到的運動連結起來。不論你是剛開始使用還是想複習，這篇文章將帶你了解應用程式中的五個關鍵工具，並提供何時及為何使用每個工具的技巧。

開始前的準備：更佳影片設置的建議

要獲得準確的數據，必須從穩固的影片設置開始。這段影片分享了一些最佳做法，供你或你的學生在錄製要分析的影片前參考。

重點摘要

• 照明：在光線充足的環境錄製，使用一致的照明以避免眩光或陰影。
• 比例物：在運動的同一平面上放置一個比例物，例如一公尺長的尺。
• 相機角度：將後置相機對準運動平面的垂直方向。
• 幀率：以高清（HD）錄製影片，幀率為每秒 30 幀或更高。
• 視覺效果：選擇高對比度的物體，並使用單色背景。可在複雜形狀上添加標記（例如貼紙）以便追蹤。
• 取景：確保整個運動路徑在整個影片中都保持在畫面內。

1. 手動追蹤與自動追蹤比較

Vernier Video Analysis 提供兩種追蹤選項：

• 自動追蹤：自動逐幀標記物體的位置。
• 手動追蹤：讓使用者在每一幀中自行放置標記點。

使用手動追蹤在每一幀上自行標記運動，特別是在需要更高精確度時。

手動追蹤是預設模式。當你匯入影片時，會自動選擇「新增」，且「追蹤」處於關閉狀態。你會看到一個十字準星游標，讓你手動標記每個點。這種模式能提供更多控制權，特別適合複雜形狀、模糊或有陰影的運動，或者不符合理想條件的現有影片。

在逐幀前進時，試著始終標記物體上的同一個點（例如，籃球的中心）。

使用自動追蹤快速逐幀標記運動。此工具在乾淨、一致的影片中效果最佳，且需符合建議的設定指南。

要使用自動追蹤，請點擊「新增」，然後開啟「追蹤」。此時你會看到一個可拖動的十字準星游標，用來瞄準移動中的物體。自動追蹤在影片畫質乾淨且一致時效果最佳——例如高對比度、簡單形狀、良好照明且無視覺雜亂的場景。它能節省時間，特別適合簡單的運動，例如拋擲籃球。

將物體置於十字準星的中心，調整滑桿使內圈略大於物體，然後點擊「開始自動追蹤」。若要返回手動追蹤，取消選取「追蹤」。

小撇步：你可以混合使用這兩種方法：在自動追蹤效果好的地方使用自動模式，然後切換到手動模式修正困難的幀。你也可以在事後點擊「編輯」，手動調整任何標記點。

2. 比例工具：將像素轉換為真實世界單位

要使用比例工具，請點擊「系統」，然後選擇「比例」。拖動兩個端點對齊你的比例物，並輸入已知的長度（以及單位）。

預設情況下，Vernier Video Analysis 應用程式使用像素作為單位。使用比例工具透過在影片中標記已知距離（例如放置在運動同一平面上的米尺）來將像素轉換為真實世界單位。一旦你定義了比例，所有數據表格值和圖表將自動更新以顯示定義的單位。

小撇步：務必再次確認你的比例物與你分析的運動位於同一平面。傾斜或不在同一平面的參考物可能會導致結果失真。

3. 原點工具：設定自訂的 (0, 0) 原點

要使用原點工具，請點擊「系統」，然後選擇「原點」VVA 圖示。拖動螢幕上的座標軸到你自訂的 (0,0) 原點位置。

設定原點能讓你定義運動的起始點。這對於希望圖表反映特定位置或方向特別有幫助，例如在發射時設定起始時間和位置，或定義向上運動為正值。你也可以調整座標平面的角度，以更好地對齊影片的方向。

在設定自訂原點時，你可以在螢幕頂部切換「笛卡爾」和「極座標」兩種座標系統。

你也可以使用原點工具來切換座標系統：

• 笛卡爾 (x, y)：適用於線性運動的標準座標系統。
• 極座標 (r, θ)：適用於旋轉或圓形系統，例如旋轉質量或擺錘。

小撇步：如果你要比較多個運動，例如從不同點發射的拋射物，設定一個共同的原點有助於簡化數據比較和解釋。

4. 距離工具：測量任意兩點

要使用距離工具，請點擊「系統」，然後選擇「距離」。拖動兩個端點到你希望測量的距離，使用的比例系統為先前設定的比例。

距離工具是測量單一幀中任意兩點的快速方法。它非常適合估算總行進距離、檢查物體間的間距，以及驗證比例的準確性。

小撇步：在追蹤後使用此工具來確認測量結果，特別是在你預期運動均勻或幀間間隔相等的實驗中。

5. 多物體工具：探究相對運動

你可以在單一影片中追蹤多個物體，這對於研究碰撞、比較運動或系統動態非常理想。

要追蹤多個物體，請點擊「物體」，然後選擇「新增物體」。

一次追蹤一個物體。每個物體的數據會顯示在不同的圖表上，並可並排顯示以進行比較。（在此範例中，隱藏了 Y 軸數據，以聚焦於單一維度的運動。）

此功能特別適用於動量守恆研究、拋射物比較，或任何涉及相對運動的情境。

使用「物體」來計算並繪製至少兩個物體運動後的質心。

你也可以為選定的物體計算質心，幫助學生檢視碰撞等交互作用期間的系統行為。

小撇步：在錄製影片時，為每個物體使用視覺上明顯的標記或標籤，以簡化追蹤並減少分析時的混淆。

 

了解其他老師如何使用 Vernier Video Analysis

使用 Vernier Video Analysis 研究角動量守恆 在這篇部落格文章中，Vernier 趨勢引領者 Eric Walters 分享了他的高中物理學生如何透過分析真實世界的旋轉系統來探究角動量守恆。

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