2022丘成桐中學(xué)物理獎(jiǎng)分析及選題建議！

在丘獎(jiǎng)學(xué)科系列中，物理獎(jiǎng)作為繼數(shù)學(xué)之后第二個(gè)被設(shè)立的學(xué)科具有著舉足輕重的地位，引領(lǐng)著中學(xué)生不斷探索。對(duì)丘成桐物理獎(jiǎng)感興趣的同學(xué)，不知道該如何入手？2022丘成桐中學(xué)物理獎(jiǎng)分析及選題建議！

01 丘成桐物理獎(jiǎng)

丘成桐物理獎(jiǎng)研究課題可以是所有和物理研究相關(guān)的內(nèi)容，在評(píng)獎(jiǎng)時(shí)考慮的主要因素是解決了一個(gè)什么樣的物理問題。
物理獎(jiǎng)旨在：
培養(yǎng)青少年體能人才
激發(fā)高中生對(duì)物理研究的興趣
鼓勵(lì)高中生物理思維創(chuàng)新
旨在發(fā)現(xiàn)有前途的全球華人年輕科學(xué)天才

02 評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)

官網(wǎng)上的評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)一共8條：
與物理學(xué)學(xué)科的相關(guān)性
研究思路（研究主題選擇）和/或者研究構(gòu)思（研究方法選擇）的原創(chuàng)性
問題解決和方法學(xué)方面的創(chuàng)造性
科學(xué)性和嚴(yán)密性
研究報(bào)告書的學(xué)術(shù)規(guī)范性
若參加面試答辯，口語(yǔ)表達(dá)的學(xué)術(shù)規(guī)范性
若參加面試答辯，注重團(tuán)隊(duì)的合作性
評(píng)審委員在關(guān)注研究的學(xué)術(shù)原創(chuàng)性的同時(shí)，還特別關(guān)注參賽團(tuán)隊(duì)的學(xué)術(shù)道德和誠(chéng)信
接著我們一起看下官網(wǎng)對(duì)這4條標(biāo)準(zhǔn)的詳細(xì)解讀：
與物理學(xué)學(xué)科的相關(guān)性
研究范圍涵蓋物理學(xué)的所有領(lǐng)域。
研究思路（研究主題選擇）
和/或者研究構(gòu)思（研究方法選擇）的原創(chuàng)性
參賽隊(duì)伍應(yīng)該提供相應(yīng)的關(guān)于背景或者創(chuàng)新性的參考文獻(xiàn)。那些在學(xué)術(shù)團(tuán)體中已經(jīng)公認(rèn)知曉，但是參賽隊(duì)伍并不知道的問題不能夠被認(rèn)定為有創(chuàng)新性。
問題解決和方法學(xué)方面的創(chuàng)造性
好的課題研究，需要包含有新的方法或者能夠綜合應(yīng)用已有的技巧。如果只是照搬一些已有方法來(lái)解決問題，那么就沒有足夠的競(jìng)爭(zhēng)力。
科學(xué)性和嚴(yán)密性
方法和結(jié)論必須是正確的，課題中涉及的概念、計(jì)算，以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程必須科學(xué)、嚴(yán)密。
從官方的評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)中可以了解到物理獎(jiǎng)的研究范圍之廣泛。
但是，真的所有領(lǐng)域都適合我們高中生去研究嗎？
讓我們來(lái)看看在選題時(shí)哪些領(lǐng)域更具競(jìng)爭(zhēng)力以及需要注意什么問題吧！

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03 研究課題選擇及往屆獲獎(jiǎng)分析

在選題方面給出以下分析：
對(duì)于物理學(xué)科而言，丘成桐獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)?wù)撐募把芯空n題可以用多種方式進(jìn)行區(qū)分。

1 .按傳統(tǒng)方式區(qū)別
>>>>按傳統(tǒng)方式可分成兩種：
理論（Theoretical）和實(shí)驗(yàn)（Experimental）
理論指的是依據(jù)已有的力學(xué)，熱學(xué)等體系，對(duì)一個(gè)新的現(xiàn)象的成因從原理上進(jìn)行分析，這里包含大量過(guò)程的推導(dǎo)以及模擬的驗(yàn)證。
理論方向有關(guān)的側(cè)重點(diǎn)：
更多集中于推導(dǎo)過(guò)程，這是理論類論文獲獎(jiǎng)的核心。
但是，由于高中生的知識(shí)儲(chǔ)備有限，對(duì)于大部分問題很難從理論上進(jìn)行解決，這也就導(dǎo)致了這一類作品數(shù)量極少，同時(shí)成績(jī)也相對(duì)一般。
大部分的丘成桐物理獲獎(jiǎng)作品，還是從實(shí)驗(yàn)出發(fā)，通過(guò)設(shè)計(jì)、完成、分析實(shí)驗(yàn)，來(lái)對(duì)特定的現(xiàn)象和問題進(jìn)行研究。
從這個(gè)角度來(lái)看，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的完整性與嚴(yán)謹(jǐn)性、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性與正確性都直接決定了該作品是否能夠得到較高的評(píng)價(jià)。
從傳統(tǒng)分類角度出發(fā)，參加丘成桐獎(jiǎng)的作品大多集中在傳統(tǒng)物理學(xué)力學(xué)的范疇。
對(duì)于現(xiàn)在物理學(xué)科比較前沿的領(lǐng)域，高中學(xué)生比較難有涉足。
這主要是受高中學(xué)生的客觀條件所約束，比如凝聚態(tài)需要大量先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，高能與粒子方向基本無(wú)法達(dá)成學(xué)術(shù)界的共識(shí)，天體需要大量的觀測(cè)等等。
除此之外，從傳統(tǒng)的物理分類來(lái)講，電磁學(xué)的理論非常成熟，大量的應(yīng)用已商業(yè)化，高中生做出創(chuàng)新創(chuàng)意也比較困難；量子物理以及熱動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用需要嚴(yán)苛的實(shí)驗(yàn)條件。

2. 按發(fā)展與過(guò)程而言
針對(duì)上述分析，力學(xué)是高中生選題參考的最優(yōu)選
從力學(xué)的發(fā)展與學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程來(lái)看，大致可以分為下面幾個(gè)階段：
? 力學(xué)成熟的標(biāo)志是牛頓經(jīng)典力學(xué)的統(tǒng)一，也是高中生物理的主要學(xué)習(xí)部分。
同時(shí)，這一部分內(nèi)容也為之后物理學(xué)其他方向的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
這里，對(duì)于力學(xué)之后的研究而言，F(xiàn)=ma這個(gè)看起來(lái)比較簡(jiǎn)單式子直接決定了發(fā)展的方向，之后的所有研究都基于將這個(gè)簡(jiǎn)單的式子復(fù)雜化。
接下來(lái)，我們把式子分開來(lái)看，首先可以考慮m，質(zhì)量。
質(zhì)量的研究又可以做出幾個(gè)分類：
例如可以考慮多個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)與作用問題，該問題可以參考劉慈欣的三體；
或者可以將物體復(fù)雜化，從質(zhì)點(diǎn)的力學(xué)分析，到剛體力矩分析，再到非剛體的運(yùn)動(dòng)分析；
而如果考慮非剛體的話，流體就成了一個(gè)非常重要的研究分支。
? 其次，從加速度a這個(gè)角度出發(fā)的話，很自然地可以聯(lián)系到力學(xué)高中最后一部分振動(dòng)與波的內(nèi)容。
? 如果討論波的有關(guān)問題，就自然會(huì)考慮橫波和縱波這倆個(gè)關(guān)于波最基礎(chǔ)的分類。
縱波的常見形式為聲波，而橫波的常見形式為光波，因此就發(fā)展出了對(duì)聲音和光的研究。
這兩種波也同時(shí)成為丘成桐獎(jiǎng)比賽中出現(xiàn)比較多的課題，畢竟聲音和光與人類的生活息息相關(guān)。
除去力學(xué)問題外，我們還在總決賽的獎(jiǎng)項(xiàng)中看到了較多有關(guān)天體物理的內(nèi)容。
物理學(xué)的發(fā)展起源于仰望星空，于是天文物理也就很自然成為學(xué)生接觸物理這個(gè)學(xué)科的啟蒙內(nèi)容。
此外，還有少量的作品可以歸到凝聚態(tài)，量子力學(xué)等較為不易于高中生理解的范疇。這一部分的論文與學(xué)生的導(dǎo)師以及相關(guān)的學(xué)術(shù)資源（實(shí)驗(yàn)室等）關(guān)系密切，需要較多的社會(huì)資源。
整體來(lái)講，從獲獎(jiǎng)作品的情況來(lái)看，我們發(fā)現(xiàn)大部分的課題都是屬于高中物理的延伸內(nèi)容與生活中某個(gè)現(xiàn)象的結(jié)合。
課題越能貼近生活，得到較高獎(jiǎng)項(xiàng)的概率越高。從這里我們發(fā)現(xiàn)物理組委會(huì)并不推薦高中生去越俎代庖，去研究和自身能力水平相差較大的內(nèi)容。而是希望學(xué)生能夠?qū)⒄n堂的知識(shí)盡可能的去擴(kuò)展，去科學(xué)系統(tǒng)的歸納推理，繼而解決生活中一些實(shí)際問題，這也是物理這個(gè)學(xué)科成立的初衷。

04 選題建議

近三年來(lái)總決賽獲獎(jiǎng)?wù)n題類型分布做出統(tǒng)計(jì)圖：

綜合來(lái)看最近三年的丘獎(jiǎng)物理作品，我們能夠發(fā)現(xiàn)，獲得較高評(píng)價(jià)的選手選取的是比較樸實(shí)緊密聯(lián)系生活的課題，這些課題并不需要多么前沿的物理學(xué)知識(shí)，而更多的是要求學(xué)生能夠用敏銳的去觀察生活中的一些現(xiàn)象，然后科學(xué)合理的研究其對(duì)應(yīng)的理論，繼而設(shè)計(jì)完備準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)對(duì)理論進(jìn)行驗(yàn)證。