丘奖物理解析 | 自制“微缩宇宙”、探索天体运动规律，物理铜奖作品有哪些过人之处？

物理学是现代科学技术发展的基础，它对现代生命科学、材料科学、机械工程、通讯、航空航天等领域产生了重大影响。物理学还提供了理解自然世界的方法论和世界观。

美国的物理研究水平强大、成果丰富，一直以来都是申请的大热门之一。对于喜欢物理的学生来说，如何在申请时让招生官看到自己对物理的热爱与坚持、在物理领域的钻研与认知是非常重要的。

拥有一段高含金量的科研赛事经历，能为自己树立饱满的申请人设，还能用这段经历丰富自己的文书。每年的丘成桐中学科学奖就是一个很好的舞台。

去年，来自北京大学附属中学的三位中学生摘下了丘奖物理铜奖 ！能从众多优秀项目中脱颖而出，他们的研究到底有怎样的过人之处？

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从二维世界看物理的本质

研究这个课题，源自三位同学对科技馆中固体凹陷曲面上小球和硬币运动的思考。他们设想这样的固体曲面可以由重物在具有弹性的膜或者网上挤压形变得到。

他们查阅了大量文献，发现前人已经在此基础上开展了一些研究。为了区别于前人，三位同学把重点聚焦在讨论单一“天体”的运动。他们希望利用常见的弹性体，去理解爱因斯坦所谓的物质让时空弯曲、用形变的弹性体去模拟形变的“时空”。

以此为灵感，他们将一张二维的弹性薄膜用长尾夹固定在直径一米的铁环上，通过在薄膜中心放置铁球的方式在上面施加力的作用，从而使薄膜弯曲，形成“微缩宇宙”。

三位同学探索了二维引力世界中“天体”的运动规律，并与三维世界的真实引力支配下的天体运动进行对比。通过实验定性分析了二维世界引力势中天体的运动，得到了一些普遍规律。
三位同学递交的丘奖论文

“物理的本质是很难随便看得到的。我们想用普通的、二维的、直观的方式模拟出来，让更多人了解。”在颁奖典礼上，学生们说道。“我们的项目从三月份就开始准备了，暑假期间也投入了大量时间，用来做实验、分析数据和写报告。”

谈及参加丘奖的经历，三位同学一致认为自己的收获颇丰。通过丘奖，他们学会了如何准备答辩、撰写英文论文；使用Mathlab、Tracker等软件做轨迹分析等。

对于学生们来说，参加丘奖是一段宝贵的经历，他们也将以此为新的起点，继续努力，不断在学术之路上钻研和攀登。

*以上信息来源于丘奖官网

近年的丘奖物理赛道“偏爱”什么样的研究？上述物理铜奖作品又能带给未来的参赛者怎样的启发？听听翰林有方老师是怎么说的！

Dr.Wu / 翰林有方学术-教学教研主管
· 加州大学与华东理工大学重点联合培养博士；
· 发表SCI论文16余篇；
· 带领10+学生晋级ISEF决赛，并斩获哈佛、斯坦福、MIT等TOP美本Offer。

我们团队分析了近几年所有赛区、学科的丘奖获奖论文。就物理学科来说，这几年的获奖风格相对稳定，组委鼓励学生从生活中发现问题，通过理论分析和实验检验（如果有家庭实验，将更加吸引评委），得到一定的结论。

今年丘奖物理金奖项目，作者们利用改造过后的家用微波炉来进行相关实验；银奖作品《探究粘稠液体坠落中的形变与卷积现象》，作者们在家中的客厅中搭建实验设备进行实验观测。

这些看似生活化、没有那么“高大上”的研究课题，不仅完美切合中学生的身份，还能体现物理学的真正意义：利用物理工具解释我们看到的现象。

这些源自于生活的科学问题，迈出了探索未知世界的步伐。在晦涩的学术世界中，学生在用自己的观察和思考点亮一个又一个火花，这些都是他们能在丘奖中获奖的重要原因。

4月15日，丘奖组委正式公布了今年内地赛区的赛程，还不了解时间线的家长可以看下《2022丘奖内地赛区报名指南》。

从三位获奖学生的分享中也可以看出，丘奖需要预留较长的备赛时间，他们的项目能够准备的如此完善，和他们宽裕的准备时间密不可分。

现在正是备赛丘奖的黄金时机！我们在之前的推文也提到，从现在开始每周投入4-6小时，持续4个月（受具体项目、学生基础等因素影响，投入时间将略有出入），是比较合理的备赛时长。

按参赛时间来推导，亚洲赛区备赛的开始时间建议不晚于4月下旬；内地、海外赛区建议不晚于5月中旬，若是5月下旬才开始准备，要做好每周投入8-10小时的准备。尽早定题、尽早开始，方能预留充足的时间打磨项目、准备答辩！