视频记录着真实的世界，对实验视频进行数据提取和分析是物理实验分析的一个重要方法。人教版高中物理必修1教科书的《伽利略对自由落体运动的研究》这节中“做一做”初步介绍了数码照相机视频在物理实验中的应用，下面就这一方法做一下具体探讨。
● 视频分析原理介绍
视频记录了两个关键值，时间和所拍摄的空间。
时间与摄像机录制时的帧率有关，以一般摄像机每秒录制30帧为例，也就是每秒录制30幅静态画面；静态画面记录了物体的位置，如第二帧静态画面是摄像机在第0.033秒时拍摄的，画面中物体的位置是第0.033秒时物体的位置。空间的大小可以用视频中已知物体的大小来同比例换算。
每个帧的画面上显示了运动物体当时的影像，如果在帧画面上定义了坐标系，就有该影像的位置数值，即坐标数值。视频分析软件就是逐帧手动或自动标记运动物体的位置，把所有的位置标记叠加到最后一帧画面，就能直观地显示物体运动的轨迹，且运动物体的位移数据可从视频中已知物体的大小来同比例换算。
● 视频分析的一般步骤
（1）导入所拍摄的视频到软件中，然后选取开始帧和结束帧，设置帧的步伐。例如，自由落体下落是从视频的第5帧开始，那么第5帧就作为开始帧，然后每10帧分析当时的落体的位置，这里每10帧就是帧的步伐。
（2）在帧的画面上定义坐标系，一般把物体运动的起始点设为坐标系的原点。如果摄像机拍摄的角度不是水平的，可以定义坐标轴的偏转角度来校正拍摄场景。
（3）定义比例标尺，在帧画面中找到已知长度的物体，用鼠标标记物体的头和尾，然后填写物体长度的实际尺寸数值。以比例标尺来度量视频中物体的尺寸和位移，视频分析软件会自动计算出物体的坐标值。
（4）逐帧对画面中运动物体形状中心进行标记，移动鼠标到物体的形状中心进行轨迹标记。对于高速移动的物体，摄像机镜头快门打开到关闭拍摄一幅帧画面需要几毫秒，那么帧画面中物体势必有数个影子，这些影子的组合形状的中心就是要标记的位置。
（5）软件根据物体形状中心标记能自动计算出坐标。这些数值可以导入到Excel表中，如第0.033秒X=0.2m，第0.066秒时X=0.6m，根据这些数值可以手工画出速度图或位移图。
● 视频实例分析
当前视频分析软件有：VideoPoint，Measurement in Motion，Physics ToolKit，Vernier"s Logger Pro，DataPoint，Tracker等，下面以Tracker软件为例进行视频实例分析。
1.自由落体实验
（1）拍摄自由落体视频。实验设备：小球一只、作为度量标尺的直尺一把、Casio EX-z1200照相机一台或者其他普通摄像机。用照相机正面水平方向拍摄球的自由落体运动。
（2）用Tracker软件打开该视频文件进行分析：选取要分析的起始和结束帧，定义小球自由落体的下落起点为直角坐标系原点，找到图中的直尺作为度量标尺，用鼠标定义头尾，输入头尾的实际长度，逐帧标记小球的质心（Shift+鼠标左键点击小球在各帧中的位置），得出视频分析图（如图1），显示的是自由落体运动的最后一帧，位置标记显示了小球的运动轨迹。Tracker根据视频中小球的位置能自动计算出坐标，根据时间对应关系进一步分析得出速度时间图（如图2），也可导出数据到Excel表，学生可以根据数据表手动画出位移图和速度图。
2.月球上的自由落体运动实验
从美国宇航局网站下载阿波罗15号宇宙飞船在月球上拍摄的铁锤和羽毛自由落体运动的实验视频。用Tracker软件打开该视频文件，视频拍摄的角度不是水平的，定义视频坐标系水平偏转6度进行校正。设置帧的步伐为每3帧分析一次。视频中标尺为铁锤的长度，根据美国宇航局公布的applo 15飞行日志文件，铁锤长度是0.39米，用铁锤作为视频的标尺。每3帧标记一次铁锤中心，得视频分析图（如图3），软件将自动计算出铁锤随时间变化的位置坐标，进一步得出位移时间图和速度时间图（如图4）。视频分析结果验证了伽利略关于自由落体运动的结论，也可计算出月球的重力加速度大致是1.6米/秒2。
● 视频分析的优点
视频能再现真实的实验场景，给学生很直观的体验。视频分析的实验设备简单，只需一台普通的数码摄像机或照相机，能随时拍摄身边的物理现象用以分析，能提高学生的探究兴趣。可替代打点计时器和昂贵的频闪照相机等设备，可以开展学校不能开展的实验。美妙的视频加上视频分析会使学生踏上快乐的科学探索之路。
