2012年11月12日，《運動頻閃觀測儀》獲得第七屆國際發(fā)明展覽會發(fā)明金獎。

獎項：11月12日，第七屆國際發(fā)明展覽會在江蘇昆山國際會展中心成功落下帷幕，德昌中學(xué)趙友明老師的專利產(chǎn)品《運動頻閃觀測儀》在展會上榮獲金獎，也是四川省獲得的唯一金獎。

原理：利用普通相機長時間曝光拍攝，捕捉運動物體的軌跡，將“講實驗”轉(zhuǎn)化為“做實驗”，操作簡單，誤差小，直觀易懂。

影響：《運動頻閃觀測儀》進(jìn)入了《全國理科實驗配備標(biāo)準(zhǔn)》，成為全國高中物理必配的演示實驗之一。

參展歸來 斬獲最高榮譽11月29日上午，德昌中學(xué)物理教師趙友明與平常一樣，授課、輔導(dǎo)學(xué)生。不過，在平靜的外表下，趙友明心中有著一份期盼與憂慮，“我的專利發(fā)明廠家已經(jīng)在生產(chǎn)，成品就要出來了，不知道效果怎么樣，成品出來后會不會出現(xiàn)大量仿制品。”

趙友明期望與擔(dān)心的，正是今年在江蘇昆山進(jìn)行的第七屆國際發(fā)明展覽會上，榮獲金獎的《運動頻閃觀測儀》。

德昌縣教育局一負(fù)責(zé)人介紹，第七屆國際發(fā)明展覽會是目前為止我國唯一的國際發(fā)明展。在展會上，共有來自亞洲、歐洲、非洲等30余個國家近4000個項目參與評選，經(jīng)過評選，趙友明老師的專利產(chǎn)品《運動頻閃觀測儀》獲得發(fā)明金獎，這是此次活動中四川省獲得的唯一金獎。

講述實驗 傳統(tǒng)設(shè)備不準(zhǔn)確不劃算“我從事物理教學(xué)工作21年了，在物理教學(xué)中許多實驗需要進(jìn)行操作。”趙友明說，此前在教導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行力學(xué)實驗中，測重力加速度等實驗時，采用的實驗儀器是打點計時器，“一根紙帶，一張復(fù)寫紙，儀器每0.02秒打印一下，物體落地后，紙帶上留下了一連串打印的痕跡，但是加上物體摩擦、有時復(fù)寫紙打印不出來等，會很大程度上影響實驗的精確性。”

而除了打點計時器外，趙友明表示還有一種進(jìn)行實驗的方法，但是因為過于昂貴和復(fù)雜，很多學(xué)校都未采用，“用一臺大功率的頻閃設(shè)備不停閃爍，照射在運動體上，然后用專業(yè)的相機，捕捉每次頻閃后，運動物體所處的不同位置，然后將底片沖印成照片，再進(jìn)行軌跡分析和數(shù)據(jù)分析等，很復(fù)雜，而且能耗高，耗時長。”

“每當(dāng)做這些實驗的時候，很多時間都是老師在‘講實驗’，學(xué)生在‘聽實驗’，根本不是親自實踐。”趙友明說。

靈感創(chuàng)作 想搞一個節(jié)能又方便的東西“2005年的時候，產(chǎn)生了這個想法，設(shè)計發(fā)明一套實驗器材，既能操作簡單，又能讓學(xué)生直觀了解參與。”趙友明說，也就是讓學(xué)生從“聽實驗”到真正地“做實驗”。而當(dāng)時，國家也提出新課改，進(jìn)行物理實驗與現(xiàn)代的教育技術(shù)相結(jié)合，“也就是充分利用電腦、相機等設(shè)備。”

在電子技術(shù)方面也頗有建樹的趙友明首先想到的實驗器材，是基于專業(yè)相機基礎(chǔ)上的，而且僅限于用來捕捉運動物體的軌跡。

“當(dāng)時一門心思在如何改變大功率頻閃儀器問題上下功夫。”趙友明說，當(dāng)初理念是將頻閃設(shè)備“移植”到運動物體上，憑著自己對電子技術(shù)的掌握，很快，這個難題被攻破，“在運動物體上內(nèi)置數(shù)字電路和高亮度發(fā)光二極管，輸出頻率為25赫茲、50赫茲，通俗地說，就是物體在運動過程中每秒閃動25次或50次。”

成功將大功率頻閃設(shè)備替換掉后，趙友明將自己發(fā)明的能頻閃的運動體取名為“滾動式微型頻閃光源，以下簡稱‘運動體’。”

不過，解決運動體的問題后，專業(yè)相機的昂貴，依然讓這個設(shè)備沒有多大的用武之地。

歪打正著 與兒子合作成功破題“運動體制作成功后，我就嘗試，用日常生活中常見的傻瓜相機實驗抓拍。”趙友明說，實驗時，找一個網(wǎng)狀物品在底部兜著，然后讓運動體落下，然后按動相機快門，捕捉運動物體的運動軌跡。

“反反復(fù)復(fù)，進(jìn)行數(shù)十次實驗，但是遺憾的是每一次實驗，抓怕到的都只有一個運動體。”趙友明說，而且很清晰，根本無軌跡可尋。

2006年的一天，再次失敗的趙友明讓兒子趙禹杰幫忙，用相機拍攝，他拋動運動體。

“他總共拍了4張，我一張一張地往后翻，前3張都和我拍的一樣，但是第四張照片上，有多個運動體的痕跡。”講到這里，趙友明一下興奮起來，“兒子竟然抓拍到了，我問他怎么拍的，他說不知道。”

對照片的拍攝模式進(jìn)行仔細(xì)查看和研究后，趙有明恍然大悟，原來兒子在拍照片的時候，將相機快門撥到了長時間曝光檔上。

“一般的傻瓜相機都有這個功能，只不過，我一直專注于專業(yè)的研究，而忽略了對相機本身的研究。”沒想到一直困擾趙友明的難題，原來解決起來，那么簡單，那么容易，“都陷進(jìn)書里去了，卻忽略了生活中的一些常識，解決方法原來一直在身邊。”

花了一年多時間，趙友明的創(chuàng)造發(fā)明成功了。

講解原理 捕捉軌跡驗證理論“實驗中，一個物體從手中落下，需要0.2至0.3秒，拍照時，將曝光時間調(diào)至1秒或者2秒，在小光圈下，運動體落下時，閃動25次或50次的痕跡，能在一張照片上能完整地以亮點顯現(xiàn)出來，而這些亮點就是運動體運動的痕跡。”趙友明解釋說，通過這些痕跡，論證重力加速度等都是輕而易舉的事情。

趙友明講解，實驗很簡單，需要的設(shè)備很大眾化，一臺電腦，一臺傻瓜相機，一個運動體，加上一個擋板，整套設(shè)備就成功了。“實驗不需要大功率頻閃設(shè)備，不需要專業(yè)相機，不需要沖洗照片，而且實驗數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度大大提高，操作方便，直觀性強，穩(wěn)定性好，最主要的是造價低。”

“現(xiàn)場學(xué)生做實驗，馬上就能在照片中體現(xiàn)運動體軌跡，通過直觀的圖像和數(shù)據(jù)，幾分鐘就能完成實驗，并分析、研究數(shù)據(jù)。”趙友明說。

一個粗制的儀器模型出來后，趙友明在政府部門、教育部門等的支持下，大闖天下，并收獲了一個個“冠軍。”期間，趙友明的發(fā)明在獲得榮譽的同時，也得到很多專家的建議，不斷改進(jìn)、完善，擋板也成演變?yōu)閹Э潭葮?biāo)尺，“這樣每一個運動點，都可以給它坐標(biāo)，根據(jù)坐標(biāo)變化，就能歸納出運動體的運動規(guī)律等，也可反推重力加速度等，讓學(xué)生更能深刻地理解和體會。”

趙友明定義自己的發(fā)明，《運動頻閃觀測儀》是由一個采用單片機為核心的數(shù)字電路控制輸出穩(wěn)定且可調(diào)的微型頻閃光源作為運動體，借助移動式發(fā)光標(biāo)尺為背景，配合一臺數(shù)碼相機及相應(yīng)的實驗裝置，實現(xiàn)對運動體（頻閃光源）運動軌跡的拍攝，再連接到電腦中利用電腦程序進(jìn)行定量實驗分析和運動體軌跡的適時觀測。

“它可以對自由落體運動、平拋運動等拋體運動的運動軌跡做出精確的描述，既能提高定性觀測效果，更能進(jìn)一步進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)的定性探究。它改進(jìn)后還可以驗證機械能守恒定律,研究勻變速直線運動,簡諧運動等力學(xué)實驗。”趙友明說。

難題解決 收獲的是榮譽2007年9月，趙友明老師帶著“微型頻閃光源-平拋運動演示儀”（即《運動頻閃觀測儀》原型）在成都市參加四川省教廳舉辦的第八屆自制教具大賽，得到了四川省教學(xué)儀器專家們的認(rèn)可，獲得省一等獎。

由于全國高中新課改的需要，2008年四川省的實驗專家將該教具推薦給教育部教學(xué)儀器研究所的實驗專家。趙友明帶著它到北京做現(xiàn)場的實驗展示，得到北京專家的充分肯定。在北京專家的指導(dǎo)下，趙友明老師不斷改進(jìn)這個教具，讓它與現(xiàn)代教育技術(shù)相結(jié)合，使它具有更高的實用性、科學(xué)性、推廣性，并將它更名為“微型頻閃光源和移動式發(fā)光標(biāo)尺組”。

2009年，教育部在上海市華東師范大學(xué)舉辦全國第七屆自制教具大賽活動，四川省教廳推薦趙友明老師的教具參加比賽，獲得全國一等獎，這也是四川省物理學(xué)科在這次大賽中獲得的唯一全國一等獎。

2010年8月，趙友明應(yīng)中國物理教育教學(xué)專業(yè)委員會的邀請，到北京師范大學(xué)參加為期一周的“2010年物理教育教學(xué)專業(yè)委員會年會和國際物理論壇”，并向全國物理教師進(jìn)行新教具的展示，得到同行們的一致好評。2010年，在教育部實驗專家們的建議下，趙友明將該教具正式命名為《運動頻閃觀測儀》。

2011年，該自制教具《運動頻閃觀測儀》獲國家實用新型發(fā)明專利權(quán)。同時，它進(jìn)入了《全國理科實驗配備標(biāo)準(zhǔn)》，成為全國高中物理必配的演示實驗之一，將在全國推廣使用。

2012年11月12日，第七屆國際發(fā)明展覽會在江蘇昆山如期舉行，《運動頻閃觀測儀》獲得發(fā)明金獎。

目前，趙友明的《運動頻閃觀測儀》已經(jīng)有廠家在生產(chǎn)中，不久將面世。