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name: edu-physics-video
description: Use when asked to make an explainer / walkthrough video (讲解视频、解题视频、例题精讲、微课) for a physics problem (物理题: mechanics/力学 受力分析 牛顿定律 斜面 传送带 板块 平抛 圆周 能量 动量, optics/光学 折射, electromagnetism/电磁 带电粒子), from a problem screenshot or text, with Chinese voice-over (GLM-TTS / 智谱 TTS), bilingual zh+en subtitles and blueprint-style canvas animation where the motion follows the real solution, rendered to MP4.
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# 物理题讲解视频 (edu-physics-video)

把一道物理题做成 16:9、1920×1080、带中文配音 + 中英双语字幕 + 蓝图风格动画的 MP4。流水线与 edu-math-video 相同，区别在**解题方法**和**画面**：先按物理解题流程（建模 → 分段 → 受力 → 选规律 → 求解 → 验算）解对，再让画面把物理过程真实地演出来——力箭头按比例从作用点长出、物体按解析解运动、v-t 图同步生长、摩擦力随运动反向而转向。

```
script.json ──build_audio.py──► build/timeline.json + build/mix.wav + ../<name>.srt
     (旁白)     (GLM-TTS + 合成音乐)          │
anim.js + phys.js + engine.js ◄───────────────┘ (按旁白时间点驱动动画)
     └──node render.mjs video──► ../<name>.mp4
```

**核心原则：画面跟着旁白走，物理过程在图上真的发生。** 每句旁白都有一个动作把这句物理演出来；每个动画用"第 k 句旁白开始的时刻"`S.at(k, f)` 定时，绝不写死秒数；物体的位置只来自解析解 `x(t)`，用 `simT()` 线性映射时间（可以慢放，不能缓动）。

**本技能自带全部代码**，不要从别的项目复制文件：
- `template/`：可直接运行的完整示例项目（斜面往返：受力分析 + 牛顿第二定律 + 两段运动 + v-t 图）。`engine.js` 是通用引擎（蓝图主题，不改），`phys.js` 是物理道具库（力、斜面、物块、弹簧、光线、图像、场），`anim.js` / `script.json` / `episode.json` / `storyboard.md` / `problem.png` 是每道题都要重写的。
- `examples/laser-curvature/`：几何光学竞赛题完整示例（anim.js + script.json + storyboard.md + problem.png）：光线传播、平行玻璃砖侧移、折射定律小角近似、屏幕正视图分解位移、切线/圆心角。光学、几何味重、或题目截图带装置图时先读它。
- `shared/pron.py` + `shared/pron.json`：读音控制（GLM-TTS 没有 SSML/拼音输入），已收录物理常见多音词。
- `scripts/`：`new_video.sh`（建项目）、`setup_check.sh`（查环境）、`make_problem_png.py`（文字题→图片+高亮框，公式/单位不会被折行拆开）、`problem_boxes.py`（截图→高亮框坐标）、`contact_sheet.py`（截图拼图审查）。

下文 `SKILL` = 本文件所在目录，`WS` = **用户当前所在的目录（你的工作目录，`$PWD`）**：视频文件夹建在这里，mp4/srt 也输出到这里。**不要因为别的目录（包括本技能所在的项目）已经有 `.env`、`node_modules`、`pron.json` 就把 WS 换过去**，缺什么由 `new_video.sh` 和第 2 步补齐。`PROJ` = 本视频文件夹，`PY` = `setup_check.sh` 报告的 python（macOS 上一般是 `/usr/bin/python3`）。

## 必须遵守的规则

**退出码不是 0 就是没完成。** `--check` 退出码 1（哪怕只剩一个 ⚠ 多音字）、`motion` 退出码 1、截图里有问题，都不能写"只是警告、不影响"然后继续。修好再往下走。

1. **严格按下面 11 步顺序做，每步的"通过标准"满足了才能进入下一步。**
2. **先按物理方法解对题。** 第 1 步必须写出解题卡（研究对象、过程分段、每段受力、所用规律、答案、验算），见 [reference/physics-solving.md](reference/physics-solving.md)。多段过程、符号答案用 sympy 验算。
3. **先讲清楚题目。** 第一幕展示原题图片，旁白逐条读条件，每读一条就在图上框出那一条。
4. **`tts` 字段只能是能念出来的中文。** 不能有阿拉伯数字、`= + − × ÷ / ^ √ ° ( )` 等符号，**单位要读出来**：`v₀ = 10 m/s` 写成 `v零等于十米每秒`，`2 m/s²` 写成 `二米每二次方秒`；sin/cos 写成 正弦/余弦；希腊字母按 pronunciation.md 的表写（θ 西塔、φ 菲）。字幕 `zh` 保留正常物理写法（`v_0`、`d_A`、`m/s^2`）。
5. **读音必须固定。** 调 TTS 之前 `--check` 必须显示 `未固定读音的生僻字/多音字: 0` 且 `script errors: 0`。多音字的标注写在该字**后面**：`长[cháng]`、`调[tiáo]节`。
6. **API Key 只能由用户提供。** 缺 `GLM_API_KEY` 时先问用户：配置 key（音质最好，推荐），还是用兜底引擎（edge-tts / macOS `say`，见 [reference/glm-tts-setup.md](reference/glm-tts-setup.md#没有-glm-key-时兜底引擎)）。不要编造 key、模型名或接口地址，不要把 key 打印出来或写进项目文件夹。
7. **物理画面必须正确。** 力的方向（摩擦力与相对运动相反、弹力垂直接触面）、力箭头按同一比例 `FS`、物体位置来自解析解、特殊角用课本近似值（sin37° = 0.6）与答案一致；小角度放大画时注明 `notToScale()`。
8. **所有画面内容在 y ≤ 860 以内**（y≈914~1044 是字幕框）。图形放左半边 x 60~900，推导写在右边 `board()` 上，用 `bm()`（支持 `v_0^2` 上下标）。
9. **先写分镜，再写动画。** `storyboard.md` 顶部写解题卡 + 图形清单，再给每句旁白规划"指/动/留"，按 [reference/visual-design.md](reference/visual-design.md) 的物理动作表选动作；`node render.mjs motion` 必须通过。
10. **先预览再花钱**（`--preview` + `stills auto`），**看图验证**（每次都打开 `build/sheet*.png`，汇报你实际看到了什么）。
11. **不要修改 `engine.js`**；通用物理道具加在 `phys.js`，只属于这道题的图形写在 `anim.js`。不要把 `node_modules`、`package*.json` 复制进视频文件夹。

## 11 个步骤

### 第 1 步：按物理方法解题，写解题卡
读 [reference/physics-solving.md](reference/physics-solving.md)。拿到题目（有截图先读图），写下：
- 研究对象与模型；过程分段（每段的起止条件与**分段判据**：速度为零、共速、能否滑回、是否脱离……）；每段受力（大小、方向）；每段所用规律及理由；符号解 → 数值答案（带单位）；验算（量纲、极限、能量/动量另算一遍）。
- 多段过程或符号答案：用 sympy 写脚本算一遍。答案不确定或题目看不清时问用户，不要猜。
- **通过标准：** 解题卡完整；能用 4~7 个"幕"讲完（一般一段过程一幕）；答案已验算。

### 第 2 步：建项目、查环境
```bash
bash SKILL/scripts/new_video.sh "$PWD" <ascii_folder_name>     # WS 就是当前目录
bash SKILL/scripts/setup_check.sh WS/<ascii_folder_name>
```
- `new_video.sh` 会把 `pron.py`/`pron.json` 链接到技能自带的共享词表，并在找得到时把 `node_modules` 链接到已有安装；找不到才需要在 `WS` 下 `npm install`。python 包用 `PY -m pip install --user numpy requests pypinyin pillow`。
- 缺 `GLM_API_KEY`：**停下，按 [reference/glm-tts-setup.md](reference/glm-tts-setup.md) 引导用户**配置（`~/.config/math-problem-video/.env`，与数学视频技能共用）。用户没有 key：`TTS_ENGINE=auto` 自动改用兜底引擎；装 edge-tts 前先征得用户同意。
- **通过标准：** `setup_check.sh` 输出 `ALL OK`。

### 第 3 步：测试 TTS
```bash
cd PROJ && PY build_audio.py --say "你好，我们来看一道物理题。"
```
- 成功打印 `WROTE build/say_xxxx.wav`。401/403 = key 错或没余额，告诉用户，不要反复重试。第一次给这个用户做视频时，把 wav 路径给用户试听确认音色。
- **通过标准：** 生成了 wav。

### 第 4 步：准备题目图片 `problem.png` 和高亮框
二选一（细节见 [reference/animation.md](reference/animation.md#题目图片与高亮框)）：
- **只有文字**：`PY SKILL/scripts/make_problem_png.py --text "完整题目" --mark "条件1" ... --out PROJ/problem.png`。问题 (1)(2)(3) 前用换行 `\n` 分行。
- **有截图**（物理题常带装置图）：复制到 `PROJ/`，必要时 `problem_boxes.py crop`；`problem_boxes.py grid` 读坐标；`problem_boxes.py check` 确认。截图很高时在 anim.js 里 `Object.assign(FRAME, { y0: 110, y1: 880 })` 放大卡片。
- 把尺寸和框填进 `anim.js` 顶部的 `PROBLEM`。
- **通过标准：** 打开了 `*.preview.png` 或 `*.check.png`，文字完整（没有 ☒/□），每个框恰好罩住对应文字。

### 第 5 步：写 `episode.json` 和 `script.json`
按 [reference/script-writing.md](reference/script-writing.md) 写（含物理式子、单位、希腊字母的口语对照表）。
- 幕的顺序照解题流程：`intro` 读题 → 受力/建模 → 每段过程 → 分段判断/临界 → （验算）→ `outro` 回顾 + 报答案。
- 每句 ≤ 36 个汉字宽，一句只讲一件事；数值与解题卡完全一致，带单位。
- **通过标准：** JSON 合法；每一幕的 id 都有计划好的画面。

### 第 6 步：写分镜 `storyboard.md`
**先读 [reference/visual-design.md](reference/visual-design.md)**，按 `template/storyboard.md` 的格式：顶部写**解题卡**和**图形清单**（所有物体、接触面、力、已知量、所求量、图像），再每句一行 `| 幕id 句号 | 旁白要点 | 指 | 动 | 留 | 板书 |`。
- "动"从物理动作表选：力从作用点长出、分解、复制品叠放比较大小、摩擦力转向、物体按解真实运动、v-t 曲线生长、面积着色、光线传播……不能只写"出现/显示/高亮"。每幕至少一个连续运动。
- **通过标准：** 每句都有一行；图形清单完整；你能说出每一幕里"最能让人看懂物理"的那个动作。

### 第 7 步：读音与脚本检查，修到 0
```bash
cd PROJ && PY build_audio.py --check ; cat build/pron_report.txt
```
- `ERROR` 行按提示改；`⚠ 多音/生僻` 按 [reference/pronunciation.md](reference/pronunciation.md) 处理（物理常见多音字、希腊字母表都在里面）。
- **通过标准：** `未固定读音的生僻字/多音字: 0` 且 `script errors: 0`，退出码 0。

### 第 8 步：写 `anim.js`
先通读 `template/anim.js`，API 见 [reference/animation.md](reference/animation.md)（engine.js + phys.js 速查）。结构保持一致：
- `PROBLEM`、`TAGS`；**物理解常量区**（课本近似值、分段解析解 `sPos(t)`、`vel(t)`）；几何（`incline` / `block` 等用 `p: 0` 只算几何）；比例常量 `FS`（px/N）、`VS`（px per m/s）；`SC.<id>` 每幕一个。
- 每句：`glow(..., bump(lt, at(k)))` 指 → 动作 → 留下标记；右侧 `board()` + `bm(...)` 逐行写推导（与图同色），答案用 `bbox` + `stamp`。
- **通过标准：** `PY build_audio.py --check` 无 ERROR。

### 第 9 步：免费预览：动作检查 + 版面检查
```bash
cd PROJ && PY build_audio.py --preview && node render.mjs motion && node render.mjs stills auto && PY SKILL/scripts/contact_sheet.py .
```
- `motion`：`STATIC` 必须修，每幕至少一句 `MOVE`。
- 打开 `build/sheet_*.png` 逐张检查（[审查清单](reference/animation.md#审查清单)）：不重叠、不出界、不压字幕、同步；**物理正确**：力的方向与比例、物体停下/反向的位置与时刻、图像与运动一致。需要中间帧：`node render.mjs stills 12.5,13`。
- **通过标准：** `motion check passed`；截图检查通过（在回复里逐幕说明你看到了什么）。

### 第 10 步：生成配音，自动听写核对，再检查一次画面
```bash
cd PROJ && PY build_audio.py && PY build_audio.py --asr && node render.mjs stills auto && PY SKILL/scripts/contact_sheet.py .
```
- `--asr` 字母序列对不上的句子标 ✗（退出码 1）：按 pronunciation.md 的"字母"一节修改后重跑。
- 真实时长与预览不同，重新看一遍 sheet（慢放倍率也会变）。
- **通过标准：** `mix + srt written`；`字母读错的句子: 0`（无 GLM key 时 `ASR SKIPPED`，交付时列出含字母的句子请用户重点听）；截图检查通过。

### 第 11 步：渲染视频并交付
```bash
cd PROJ && node render.mjs video 6      # 6 = 并行浏览器页数（不是帧率！帧率固定 30）
```
- 输出 `WS/<output_name>.mp4` 和 `.srt`。交付时告诉用户：路径、时长、各幕内容、答案；**说明你无法听音频，请用户试听读音**，列出你标注过读音的字和希腊字母。

## 常见错误

| 错误做法 | 正确做法 |
|---|---|
| 直接列公式算答案，不讲研究对象和过程分段 | 解题卡先行；幕结构 = 解题流程，分段判据单独一幕讲 |
| 摩擦力按"速度方向的反方向"画，物体反向后忘了改 | 按相对运动（趋势）方向；运动反向时让 f 箭头绕作用点转 180° |
| 物体位置用 `lerp(a, b, eio(...))` 滑过去 | `sPos(simT(lt, t0, dur, T))`：解析解 + 线性时间，屏幕注明"慢放 ×k" |
| 力箭头长度随手画，8 N 比 12 N 还长 | 一幕一个比例 `FS`，长度 = 大小 × FS |
| `Math.sin(37 * PI / 180)` | 课本近似 `SIN = 0.6, COS = 0.8`，与答案一致 |
| tts 写 `mg sinθ`、`sin i`、`μ = 0.5` | `重力沿斜面的分力` / `m g乘正弦西塔`、`正弦i`、`动摩擦因数零点五` |
| tts 里的单位省略或写 `m/s` | `十米每秒`、`二米每二次方秒`，单位一定要读 |
| 希腊字母写 `斐`、`伽马` | `菲`、`嘎马`（见 pronunciation.md 希腊字母表） |
| 板书用 `bl('v0^2 ...')` | `bm('v_0^2 / 2a_1 ...')` 渲染上下标 |
| 装置图画到右边板子上 | 缩小比例，或该幕 `ctx.translate` 左移（board/bm 在 translate 外） |
| 从别的视频文件夹复制代码 | 用 `new_video.sh` 从本技能 `template/` 建项目 |
| 编造 `GLM_MODEL`、接口地址 | 模型只有 `glm-tts`，地址已写在 build_audio.py；只需用户提供 `GLM_API_KEY` |
| `node render.mjs video 24` 以为是 24fps | 参数是并行数；预览版面用 `stills auto` |
| `--check` 还有 ⚠ 就调 TTS | 修到 0 |
| 渲染完不看画面就交付 | 每次都看 `build/sheet*.png` |

## 参考文件
- [reference/physics-solving.md](reference/physics-solving.md)：**物理解题方法**：六步流程、分段判据、sympy 验算、把解变成动画的要求、常见题型的幕结构。第 1 步必读。
- [reference/visual-design.md](reference/visual-design.md)：讲解动画设计：指→动→留→连、物理配色、物理→动画动作表、真实运动写法。写分镜前必读。
- [reference/animation.md](reference/animation.md)：engine.js + phys.js API、场景写法、版面坐标、题目图片与高亮框、审查清单。
- [reference/script-writing.md](reference/script-writing.md)：`script.json` 格式、幕的设计、物理式子/单位的口语写法对照表。
- [reference/pronunciation.md](reference/pronunciation.md)：读音控制、物理常见多音字、希腊字母读法。
- [reference/glm-tts-setup.md](reference/glm-tts-setup.md)：智谱 GLM-TTS 注册、API Key、`.env`、音色、兜底引擎。
- [reference/troubleshooting.md](reference/troubleshooting.md)：报错与处理。