物理引擎与刚体组件

7.1 物理引擎概述

Unity 内置 PhysX（3D）和 Box2D（2D）物理引擎，提供：

• 刚体动力学（力、质量、速度）
• 碰撞检测
• 关节和约束
• 射线检测

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7.2 Rigidbody 组件

基本属性

属性	说明
Mass	质量（默认 1kg）
Drag	线性阻力（空气阻力）
Angular Drag	角阻力
Use Gravity	是否受重力影响
Is Kinematic	启用后不受物理力驱动，可用 Transform 控制
Constraints	锁定位置/旋转轴

添加刚体

public class PhysicsDemo : MonoBehaviour
{
    private Rigidbody rb;

    void Start()
    {
        rb = GetComponent<Rigidbody>();
    }
}

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7.3 力的应用

// 持续施加力（适合推进器）
rb.AddForce(Vector3.forward * 10f, ForceMode.Force);

// 瞬时冲量（适合跳跃/爆炸）
rb.AddForce(Vector3.up * 5f, ForceMode.Impulse);

// 持续改变速度（适合匀速运动）
rb.AddForce(Vector3.forward * 10f, ForceMode.Acceleration);

// 瞬时改变速度（适合瞬间加速）
rb.AddForce(Vector3.forward * 10f, ForceMode.VelocityChange);

力矩和旋转

// 施加力矩（旋转）
rb.AddTorque(Vector3.up * 10f);

// 在指定点施力（实现旋转效果）
rb.AddForceAtPosition(Vector3.forward * 10f, transform.position + Vector3.right);

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7.4 刚体运动控制

// 直接设置速度（适合角色控制）
rb.velocity = new Vector3(h, rb.velocity.y, v) * speed;

// 设置旋转速度
rb.angularVelocity = Vector3.up * rotateSpeed;

// 设置位置（会重置物理计算）
rb.MovePosition(targetPos);

// 设置旋转
rb.MoveRotation(targetRot);

推荐：物理相关操作放在 FixedUpdate 中，以获得稳定的物理步长。

void FixedUpdate()
{
    float h = Input.GetAxis("Horizontal");
    float v = Input.GetAxis("Vertical");

    Vector3 move = (transform.right * h + transform.forward * v) * speed;
    rb.velocity = new Vector3(move.x, rb.velocity.y, move.z);

    if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space) && IsGrounded())
    {
        rb.AddForce(Vector3.up * jumpForce, ForceMode.Impulse);
    }
}

bool IsGrounded()
{
    return Physics.Raycast(transform.position, Vector3.down, 1.1f);
}

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7.5 物理材质

物理材质（Physic Material）控制表面的摩擦力和弹性。

属性	说明
Dynamic Friction	运动摩擦力
Static Friction	静摩擦力
Bounciness	弹性系数（0~1）
Friction Combine	摩擦力叠加模式（Average/Min/Max/Multiply）
Bounce Combine	弹性叠加模式

创建方式：Project 面板 → Create → Physic Material

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7.6 射线检测

// 从摄像机向鼠标位置发射射线
Ray ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);

if (Physics.Raycast(ray, out RaycastHit hit, 100f))
{
    Debug.Log($"击中物体：{hit.collider.name}");
    Debug.Log($"击中点：{hit.point}");
    Debug.Log($"法线方向：{hit.normal}");
}

// 球体检测（范围攻击）
Collider[] targets = Physics.OverlapSphere(transform.position, 5f);
foreach (Collider target in targets)
{
    if (target.CompareTag("Enemy"))
    {
        target.GetComponent<Enemy>().TakeDamage(10);
    }
}

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7.7 本章小结

• Rigidbody 让物体受物理引擎控制
• AddForce / velocity / MovePosition 三种移动方式各有适用场景
• 物理操作放在 FixedUpdate 中
• Physic Material 控制摩擦和弹性
• Physics.Raycast 和 OverlapSphere 实现检测功能

练习题

1. 创建几个不同质量的球体，从高处落下观察碰撞效果
2. 实现一个可推动方块的角色（用 AddForce 和 velocity 两种方式对比）
3. 使用 Physic Material 制作一个弹跳球
4. 实现鼠标点击发射射线，在点击位置生成一个球体