2024年丘成桐中學科學獎物理競賽選題及如何備賽？

進入2024年，丘成桐中學科學獎即將進入備賽期，這是一個非常重要的階段。特別是在丘獎物理賽中，選題是一個關鍵的方面，需要滿足一些要求。

從官方給出的評審標準來看，官方要求參賽者提交的物理論文符合以下3點宏觀要求：

01與物理學科的相關性

研究范圍涵蓋物理學的所有領域

02研究思路或者研究構思原創性

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

03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

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在參加丘成桐中學科學獎的比賽中，選題是一個需要慎重考慮的重要方面。雖然在官方給出的評審標準中，所有物理學領域都可以作為選題的范圍，但在實際比賽中，我們會發現并不是所有領域都適合高中生參與。因此，選題的選擇是需要認真思考的。

在丘成桐中學科學獎中，原創性是非常重要的一點。雖然每個科研人員都是站在前人的肩膀上完成工作，但我們仍然需要確保選題與他人不同，不能完全重復已有的研究。即使我們選擇的是已經有人研究過的領域，我們也需要給選題賦予新的角度和價值，確保其與他人的研究有所區別。

一個能夠獲獎的選題，一定需要有創造性的實驗來支撐。然而，很多同學在進行實驗時，只是重復了高中物理實驗課中的內容，只是在提升實驗的精度和加入高端的測量裝置。這種實驗只是在重復前人已經做過的內容，而丘成桐中學科學獎中的物理實驗要求我們發掘創造性，給實驗賦予新的角度和價值。

在歷年丘成桐物理獎的獲獎選題中，我們發現這些選題通常滿足兩個條件：采用后驗主義方法論和與生活相關。

后驗主義方法論：后驗主義是指根據實際事實和證據進行推理和驗證。在丘成桐物理獎中，所有優秀的獲獎選題都采用了后驗主義的閉環方法。這些選題包括完整的理論建立、仿真模擬、實驗設計和數據分析。因此，在確定選題時，我們應考慮是否能夠構建這樣一個閉環。雖然有些選題可能非常有趣，但如果其中某個實驗環節對高中生來說過于困難，這樣的選題就不太可能得到評委的認可。

與生活相關：通過分析過去幾年丘成桐物理獎的獲獎選題，我們發現大部分選題集中在非剛體力學等力學領域。這表明整個丘成桐物理獎的選題核心都在力學方面。由于高中生很難提出全新的理論，我們更多地通過觀察現象，并設計一系列實驗來理解這些現象背后的原理。而生活中的現象大多屬于力學范疇。

在力學選題中，常見的研究方向包括剛體力學、非剛體力學、波與振動、天體物理和電磁學等。我們建議從傳統的力學領域選擇選題，因為評委也明白高中生難以進行高精尖的實驗。從身邊的現象出發，利用牛頓力學等傳統力學理論來分析問題更為容易。

如何尋找選題切入點

如前所述，物理競賽的選題應盡量涵蓋力學范疇。在選擇具體選題時，我們應該從個人興趣出發，選擇自己感興趣的研究內容。同時，我們也可以從日常生活中觀察到的現象入手，思考物理理論的應用，并確定實驗與已有物理理論的一致性，通過系統實驗對問題進行研究驗證。

例如，當我們觀察到某個現象時，可以思考這個現象背后的物理理論是什么，進而確定一個有潛力的選題方向，并繼續查閱文獻來解釋這個現象。

此外，如果在選題過程中感到困難，我們可以參考國際青年物理學家錦標賽（IYPT）的選題。許多以IYPT題目為基礎的作品在丘成桐物理競賽中取得了良好的成績。但需要注意的是，丘成桐物理競賽的選題不能與公開的IYPT結果完全一致，我們必須保持創新性。

丘獎物理有哪些選題關鍵點？

創新性

丘成桐物理獎的論文選題需要具有創新性，即研究的主題必須是原創的，不能是已知的問題。選題可以是原始的問題，或者是現有尚未得到證實的猜想。在確定選題后，需要通過文獻查找來確認該主題是否已經被研究或者得到回答。選題的創新性強調在于不脫離已有知識的基礎上提出新的問題或者觀點。

可行性

選題的可行性包括科學設想的可行性和研究方案的可行性。科學設想的可行性指的是研究內容有理論依據的基礎，可以通過實驗或者理論分析得到回答。研究方案的可行性指的是針對選題提出切實可操作的實驗方案或者理論分析方法。選題可以是純基礎性研究，也可以是多學科交叉的研究。

困難預計

困難預計包括研究條件的可行性和研究過程中的困難程度。研究條件的可行性指的是是否有實驗場地和儀器設備來支撐實驗，或者是否有軟硬件設施來支持純理論分析。困難程度包括實驗變量過多或者難以分離，理論部分難以推導或者求解等方面。此外，研究過程中還需要考慮時間精力的安排，包括學習背景知識、實驗操作、數據分析和模擬仿真等。

應用價值

選題的應用價值指的是該課題能夠體現在某一個具體的應用場景，并對當前的研究進行一定的提升或者有指導作用。選題需要能夠與實際應用相結合，具有一定的實用性和指導性。這樣的選題能夠更好地推動當前研究的發展，并對相關領域產生積極的影響。