2022丘成桐中學物理獎分析及選題建議！

在丘獎學科系列中，物理獎作為繼數學之后第二個被設立的學科具有著舉足輕重的地位，引領著中學生不斷探索。對丘成桐物理獎感興趣的同學，不知道該如何入手？2022丘成桐中學物理獎分析及選題建議！

01 丘成桐物理獎

丘成桐物理獎研究課題可以是所有和物理研究相關的內容，在評獎時考慮的主要因素是解決了一個什么樣的物理問題。
物理獎旨在：
培養青少年體能人才
激發高中生對物理研究的興趣
鼓勵高中生物理思維創新
旨在發現有前途的全球華人年輕科學天才

02 評審標準

官網上的評審標準一共8條：
與物理學學科的相關性
研究思路（研究主題選擇）和/或者研究構思（研究方法選擇）的原創性
問題解決和方法學方面的創造性
科學性和嚴密性
研究報告書的學術規范性
若參加面試答辯，口語表達的學術規范性
若參加面試答辯，注重團隊的合作性
評審委員在關注研究的學術原創性的同時，還特別關注參賽團隊的學術道德和誠信
接著我們一起看下官網對這4條標準的詳細解讀：
與物理學學科的相關性
研究范圍涵蓋物理學的所有領域。
研究思路（研究主題選擇）
和/或者研究構思（研究方法選擇）的原創性
參賽隊伍應該提供相應的關于背景或者創新性的參考文獻。那些在學術團體中已經公認知曉，但是參賽隊伍并不知道的問題不能夠被認定為有創新性。
問題解決和方法學方面的創造性
好的課題研究，需要包含有新的方法或者能夠綜合應用已有的技巧。如果只是照搬一些已有方法來解決問題，那么就沒有足夠的競爭力。
科學性和嚴密性
方法和結論必須是正確的，課題中涉及的概念、計算，以及實驗過程必須科學、嚴密。
從官方的評審標準中可以了解到物理獎的研究范圍之廣泛。
但是，真的所有領域都適合我們高中生去研究嗎？
讓我們來看看在選題時哪些領域更具競爭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分析

在選題方面給出以下分析：
對于物理學科而言，丘成桐獎的獲獎論文及研究課題可以用多種方式進行區分。

1 .按傳統方式區別
>>>>按傳統方式可分成兩種：
理論（Theoretical）和實驗（Experimental）
理論指的是依據已有的力學，熱學等體系，對一個新的現象的成因從原理上進行分析，這里包含大量過程的推導以及模擬的驗證。
理論方向有關的側重點：
更多集中于推導過程，這是理論類論文獲獎的核心。
但是，由于高中生的知識儲備有限，對于大部分問題很難從理論上進行解決，這也就導致了這一類作品數量極少，同時成績也相對一般。
大部分的丘成桐物理獲獎作品，還是從實驗出發，通過設計、完成、分析實驗，來對特定的現象和問題進行研究。
從這個角度來看，實驗設計的完整性與嚴謹性、實驗結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價。
從傳統分類角度出發，參加丘成桐獎的作品大多集中在傳統物理學力學的范疇。
對于現在物理學科比較前沿的領域，高中學生比較難有涉足。
這主要是受高中學生的客觀條件所約束，比如凝聚態需要大量先進的實驗設備，高能與粒子方向基本無法達成學術界的共識，天體需要大量的觀測等等。
除此之外，從傳統的物理分類來講，電磁學的理論非常成熟，大量的應用已商業化，高中生做出創新創意也比較困難；量子物理以及熱動力學的應用需要嚴苛的實驗條件。

2. 按發展與過程而言
針對上述分析，力學是高中生選題參考的最優選
從力學的發展與學生的學習過程來看，大致可以分為下面幾個階段：
? 力學成熟的標志是牛頓經典力學的統一，也是高中生物理的主要學習部分。
同時，這一部分內容也為之后物理學其他方向的發展提供了堅實的理論基礎。
這里，對于力學之后的研究而言，F=ma這個看起來比較簡單式子直接決定了發展的方向，之后的所有研究都基于將這個簡單的式子復雜化。
接下來，我們把式子分開來看，首先可以考慮m，質量。
質量的研究又可以做出幾個分類：
例如可以考慮多個物體的運動與作用問題，該問題可以參考劉慈欣的三體；
或者可以將物體復雜化，從質點的力學分析，到剛體力矩分析，再到非剛體的運動分析；
而如果考慮非剛體的話，流體就成了一個非常重要的研究分支。
? 其次，從加速度a這個角度出發的話，很自然地可以聯系到力學高中最后一部分振動與波的內容。
? 如果討論波的有關問題，就自然會考慮橫波和縱波這倆個關于波最基礎的分類。
縱波的常見形式為聲波，而橫波的常見形式為光波，因此就發展出了對聲音和光的研究。
這兩種波也同時成為丘成桐獎比賽中出現比較多的課題，畢竟聲音和光與人類的生活息息相關。
除去力學問題外，我們還在總決賽的獎項中看到了較多有關天體物理的內容。
物理學的發展起源于仰望星空，于是天文物理也就很自然成為學生接觸物理這個學科的啟蒙內容。
此外，還有少量的作品可以歸到凝聚態，量子力學等較為不易于高中生理解的范疇。這一部分的論文與學生的導師以及相關的學術資源（實驗室等）關系密切，需要較多的社會資源。
整體來講，從獲獎作品的情況來看，我們發現大部分的課題都是屬于高中物理的延伸內容與生活中某個現象的結合。
課題越能貼近生活，得到較高獎項的概率越高。從這里我們發現物理組委會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容。而是希望學生能夠將課堂的知識盡可能的去擴展，去科學系統的歸納推理，繼而解決生活中一些實際問題，這也是物理這個學科成立的初衷。

04 選題建議

近三年來總決賽獲獎課題類型分布做出統計圖：

綜合來看最近三年的丘獎物理作品，我們能夠發現，獲得較高評價的選手選取的是比較樸實緊密聯系生活的課題，這些課題并不需要多么前沿的物理學知識，而更多的是要求學生能夠用敏銳的去觀察生活中的一些現象，然后科學合理的研究其對應的理論，繼而設計完備準確的實驗對理論進行驗證。