課程目標：

• 機械視覺分析運動 / motion analysis with machine vision

實驗目的：

本實驗以「攝影機」與「運動影像分析軟體」，以影像的方式分析牛頓第二運動定律實驗的實驗結果。希望藉由此實驗，使各位同學熟悉擷取影像數據的操作方法與分析能力。

原理：

影像擷取設備介紹：

要利用影像來進行實驗數據的擷取與分析，所需要的設備主要可區分為兩大部分。一為攝錄影像的攝影機，另一為分析運動影像的軟體。一般而言，攝錄影機的功能為紀錄運動物體的影像。但是要對運動物體進行位置、速度等的分析工作，則需要使用軟體對攝影機所紀錄的物體影像，判讀其每個時刻的位置。

用於進行運動分析的攝影機，在性能上的要求有下列幾點：

1. 畫面影像與實際空間的長度比例，在畫面中各處必須是相同的。
通常攝影機的鏡頭為了廣角功能(可以拍攝較大角度內的影像)，畫面外側與畫面中央的影像比例會不太一樣。對於運動實驗而言，這將會造成長度相關物理量的判讀誤差。

2. 穩定的畫面擷取時間間隔
對於運動分析的實驗而言，每秒攝取的畫面越多，將可以分析越高速的運動。

本實驗所使用的運動影像分析軟體，是目前常見的免費教育軟體 Tracker。可由下列網頁下載與取得資訊。
( Tracker Video Analysis and Modeling Tool for Physics Education (physlets.org) )

實驗項目：

請先依照牛頓第二運動定律的實驗要求，進行實驗的準備工作。然後利用影像擷取的工具，重複下列兩項實驗項目，並與先前所取得之數據作一比較。

1. 系統質量固定時，外力與加速度是否成正比。

2. 外力固定，系統質量與加速度成反比。

參考資料：

• 教學影片 YouTube

• Concepts and History history