学物理玩游戏:愤怒的小鸟
文章摘要:愤怒的小鸟是一款极受欢迎的游戏,游戏不但操作简单,而且极具科学趣味性。在整个游戏中始终贯穿着抛体运动学的知识,如果你对于这部分物理知识比较熟悉,那么自然你就懂得如何更好的操控小鸟。美国一位教师就从物理学角度出发对这款游戏进行了研究。…
【编者按】抛体运动无疑是日常生活中极其常见的一种物理现象,打篮球、射击打靶、排球运动等等都会涉及到很多类平抛运动原理。不仅如此,就是在电子游戏中抛体运动也是很常见,像比较受人们欢迎的愤怒的小鸟就是很具有代表性的一款游戏。在游戏中如何更好掌握好抛出小鸟的角度和速度是成功关键所在,而这恰恰是抛体运动学中的有关知识。
愤怒的小鸟
自2009 年底起,一款名为“愤怒的小鸟”(Angry Birds) 的手机游戏以极快的速度风靡了起来,在不到两年的时间里就被下载了超过5亿次,还出现了大量的”山寨版”,每天耗费世界各地玩家的时间累计超过几百万小时。“愤怒的小鸟”是一款极易上手的游戏,它的玩法很简单,就是用弹弓发射小鸟,去攻击靶子——几只胖得象肉球似的小猪。
美国东南路易斯安娜大学物理系的副教授阿兰却独辟蹊径,撰写了一系列文章,对“愤怒的小鸟”背后的物理学展开了研究,将这款游戏引向了物理教育。就象真正的科学研究一样,阿兰的研究是从收集数据入手的。他不仅从互联网上找来了一些游戏录像,也亲自记录了一些“小鸟”的飞行数据,以及目标遭撞后的情形。经过对数据的分析,他有了一些有趣的发现。比如他发现小鸟的飞行是恒定重力场中的自由抛射运动。如果假定那重力场就是地球表面的重力场,那么游戏中的各种长度也可以被确定下来,比如那弹弓的高度约为5米,红色小鸟的高度约为70厘米。除这些标准的物理学外,阿兰还发现了一些非现实的“物理学”,比如游戏中那种能在空中一分为三的蓝色小鸟在分裂后的总质量是原先的30倍。
阿兰的研究十分简单,而且很接近中学物理实验课的做法。受他启发,美国亚特兰大某私立中学的一位名叫伯克的物理教师干脆将“愤怒的小鸟”引进了课堂,让学生们研究“愤怒的小鸟”世界里的物理学。对于学生来说,那样的研究除了有趣之外,还有一个很有魅力的特点,那就是有一种探索未知的感觉。普通的中学物理实验大都是重复无数前人早就做过的东西,结果也是已知的,而“愤怒的小鸟”世界里的物理学对绝大多数人来说却是未知的。那样的研究也因此而有一种普通实验课上找不到的探索未知的感觉。用伯克的话说,那样的研究使他的学生“获得一次当科学家的机会,成为最早发现答案的人之一”。而更重要的是,无论“愤怒的小鸟”世界里的具体规律是怎样的,探索的方法都是科学方法,而且那些规律越是未知,就越能引导学生采用科学方法,因为在那样的规律面前,连凑答案的便利都不存在了。中国有句古话,叫做“授人以鱼不如授人以渔”,课堂也是如此,向学生传授科学知识固然要紧,让他们掌握科学方法却更重要。正是这一点,使得越来越多的教师步阿兰与伯克的后尘,让“愤怒的小鸟”飞进课堂,寓教于乐。
其实,除了阿兰与伯克的做法外,还有一条思路可以引导一部分玩家从“愤怒的小鸟”中得到物理教育上的启示,那就是编写那样一款游戏本身也离不开物理。事实上,游戏中小鸟的飞行以及各种各样的撞击,都是由一个物理模拟程序决定的。在这个程序所模拟的规律之中,就有阿兰他们所发现的那些。而这个程序的开发者对使用者的忠告则是:“你应该有一些关于刚体、力、力矩和冲量的基础知识”。









京ICP备10020494号 京公网安备11010802006849号