“愤怒的小鸟”物理学

1、_“愤怒的小鸟”物理学时下，愤怒的小鸟这个游戏风靡全球，总得说来，这是个基于物理的挑战游戏，需要逻辑性和技巧，用智力去打败敌人。我们不得不佩服游戏的开发商，正是制作团队精益求精的制作才有了这个如此吸引人的游戏。而这制作的精良，很大程度上得益于其一丝不苟地遵循了物理学原理，使游戏更为贴切而真实。下面，我们便就这个游戏中的有趣的物理学原理及现象作一浅析。精品资料_先来简单介绍一下该游戏，游戏用弹弓将小鸟以一定初始速度弹射出去，目的是通过撞击使得猪头被击中。用鸟的数目越少，方案越优。首先，得益于Tracker Video analysis这一电子化追踪工具，我们可以得到这一图片以显示小鸟以任意方向抛

2、出后的水平方向运动距离与时间的关系。我们可以清晰地看出，小鸟在抛出后水平方向速度恒定不变。即，其在做斜抛运动，只在竖直方向上受到万有引力的作用。探究一：这种只受重力作用的鸟怎样才能飞行得最远呢？在理想状态下， 初始弹射时的弹簧全部弹性势能都将转变成小鸟在脱离弹簧那一刻时上升一定高度所带来的弹性势能的增加及小鸟的动能。为了简化题目， 我们不妨假设弹簧在回复到初始位置后不受速度的惯性作用会自动停下。这样，每次小鸟到达的发射点都是一样的。精品资料_在这样的情况下，弹簧拉伸长度越长，使得弹簧所具备的弹性势能1/2*k*L2越来越大。设弹簧和铅直方向所成角度为，那么，当两次全部朝同一方向拉动时，可以发现

3、，如果前一次拉动长度是L 1，后一次拉动长度是L2。且 L1>L 2。那么，弹性势能变化为1/2*k*(L 12-L 2 2) ，而此时重力势能变化为mg*L*cos 。通过经验可以设置合适的K 值和质量，同时假设L2>20cm ，即拉动长度大于20 厘米。经过简单的计算可知，一般情况下，即使为0，弹性势能的增加也会大于重力势能的变化，这样就导致了两者差值的必为正数，也就是说， 弹簧拉得越长，小鸟到达初始位置时所具备的动能越大。（不妨设小鸟质量为10kg ， k 值为100N/m ）所以，我们可以基本明晰，弹簧拉得越长，小鸟在质量不变的情况下初始速度越大。由于弹簧延伸长度有限，所以

4、其最大弹性势能也是一定的。假设其能够全部转化为动能，且忽视初始位置高低导致的微小的重力势能变化，那么， 我们可以得出， 要使小鸟飞得尽可能远，初始点速度必须尽可能大。不妨设初始速度为V0，延 X 轴及 Y 轴分别加上对应下标。初始点高度设为H0。那么， Vx0 =V 0*sin ，Vy0 =V 0*cos 。我们不妨列出如下公式：X=V x0*t（ 1 ）Y=H 0+V yo *t-1/2*g*t2精品资料_化简求出 t 值后代入（ 1）式，继而可以分析出，当且仅当=45o时，可以使水平方向运动距离最大。（过程太过简单且计算量复杂，故此处略去）综上所述，在将问题简化后我们可知，以斜向上45 度

5、角方向仰望天空不仅可以是郭小四笔下的明媚的忧伤，还能够使小鸟射得尽可能远。探究二：虹鸟与红火的冲击力比较大家都知道， 有一只将愤怒的小鸟基本鸟红火放大了两倍的鸟叫做虹鸟。这只虹鸟的冲击力在游戏中是强于红火的。然而，我们知道， 弹簧所具备的弹性势能是一定的，因而虹鸟所具备的初始速度必然小于红火，这样就导致，两种鸟在MV2 相等的情况下，冲量mv 必然是红火大于虹鸟。那么为什么虹鸟的冲击力会大于红火呢？通过游戏观察我们可以发现，虹鸟由于具有更大的质量（由于其体积基本是红火的8倍，两倍的立方）所以，虹鸟在落地时拥有更多的初始高度重力势能所转化成的动能，正是这 7 倍优势的重力势能，才使得虹鸟在最终冲

6、击时具有了更大的冲击力。探究三：黄风的运动轨迹精品资料_这只三角鸟具有一个奇特的能力，这项能力突破了物理学解释的范畴，因而，我们只作简要介绍。三角鸟可以加速。我们都知道，小鸟最初运动轨迹为一抛物线。而此时， 假设在任意一点小鸟采用了加速，那么它的轨迹将会如图所示运动下去。也就是说，在加速之后，小鸟将会一直保持加速瞬间的运动方向，不受重力因素的影响而改变。探究四：白弹的动量守恒精品资料_正如图中所示， 白色鸟的特异功能便是下蛋。在空中它可以下出一个不具备水平方向速度的蛋， 这意味着该蛋只会竖直下落，而不是和飞机所投炸弹一样会作有水平速度的自由落体运动。那么，这个蛋为什么会导致小鸟轨迹的上移呢？通

7、过观察我们可以发现，这颗蛋不是简简单单的自由落体运动， 而是它最初变具备了竖直向下的初始速度。而这颗蛋是有一定质量的，这就使得该蛋在脱离母体的瞬间即母体分裂时产生了两股冲量，一股冲量及鸡蛋以一定初始速度向下， 另一股冲量则施加于减少了鸡蛋重量后的母体身上，使之运动轨迹进一步提高。综合上述分析， 我们可以发现， 愤怒的小鸟这个简简单单的游戏中蕴藏了大量的物理学知识， 整个游戏的构建完全建立在了物理学的原理之上，加之以合适的数据。因而，在弄到游戏初始设置鸟类质量，密度，弹簧弹性势能最大值等游戏开发数据（不一定需要符合现实生活的，只需符合虚拟的比例即可）我们完全可以对问题作更为深入的探讨与研究。同时