2022丘成桐中学物理奖分析及选题建议！

在丘奖学科系列中，物理奖作为继数学之后第二个被设立的学科具有着举足轻重的地位，引领着中学生不断探索。对丘成桐物理奖感兴趣的同学，不知道该如何入手？2022丘成桐中学物理奖分析及选题建议！

01 丘成桐物理奖

丘成桐物理奖研究课题可以是所有和物理研究相关的内容，在评奖时考虑的主要因素是解决了一个什么样的物理问题。
物理奖旨在：
培养青少年体能人才
激发高中生对物理研究的兴趣
鼓励高中生物理思维创新
旨在发现有前途的全球华人年轻科学天才

02 评审标准

官网上的评审标准一共8条：
与物理学学科的相关性
研究思路（研究主题选择）和/或者研究构思（研究方法选择）的原创性
问题解决和方法学方面的创造性
科学性和严密性
研究报告书的学术规范性
若参加面试答辩，口语表达的学术规范性
若参加面试答辩，注重团队的合作性
评审委员在关注研究的学术原创性的同时，还特别关注参赛团队的学术道德和诚信
接着我们一起看下官网对这4条标准的详细解读：
与物理学学科的相关性
研究范围涵盖物理学的所有领域。
研究思路（研究主题选择）
和/或者研究构思（研究方法选择）的原创性
参赛队伍应该提供相应的关于背景或者创新性的参考文献。那些在学术团体中已经公认知晓，但是参赛队伍并不知道的问题不能够被认定为有创新性。
问题解决和方法学方面的创造性
好的课题研究，需要包含有新的方法或者能够综合应用已有的技巧。如果只是照搬一些已有方法来解决问题，那么就没有足够的竞争力。
科学性和严密性
方法和结论必须是正确的，课题中涉及的概念、计算，以及实验过程必须科学、严密。
从官方的评审标准中可以了解到物理奖的研究范围之广泛。
但是，真的所有领域都适合我们高中生去研究吗？
让我们来看看在选题时哪些领域更具竞争力以及需要注意什么问题吧！

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03 研究课题选择及往届获奖分析

在选题方面给出以下分析：
对于物理学科而言，丘成桐奖的获奖论文及研究课题可以用多种方式进行区分。

1 .按传统方式区别
>>>>按传统方式可分成两种：
理论（Theoretical）和实验（Experimental）
理论指的是依据已有的力学，热学等体系，对一个新的现象的成因从原理上进行分析，这里包含大量过程的推导以及模拟的验证。
理论方向有关的侧重点：
更多集中于推导过程，这是理论类论文获奖的核心。
但是，由于高中生的知识储备有限，对于大部分问题很难从理论上进行解决，这也就导致了这一类作品数量极少，同时成绩也相对一般。
大部分的丘成桐物理获奖作品，还是从实验出发，通过设计、完成、分析实验，来对特定的现象和问题进行研究。
从这个角度来看，实验设计的完整性与严谨性、实验结果的可靠性与正确性都直接决定了该作品是否能够得到较高的评价。
从传统分类角度出发，参加丘成桐奖的作品大多集中在传统物理学力学的范畴。
对于现在物理学科比较前沿的领域，高中学生比较难有涉足。
这主要是受高中学生的客观条件所约束，比如凝聚态需要大量先进的实验设备，高能与粒子方向基本无法达成学术界的共识，天体需要大量的观测等等。
除此之外，从传统的物理分类来讲，电磁学的理论非常成熟，大量的应用已商业化，高中生做出创新创意也比较困难；量子物理以及热动力学的应用需要严苛的实验条件。

2. 按发展与过程而言
针对上述分析，力学是高中生选题参考的最优选
从力学的发展与学生的学习过程来看，大致可以分为下面几个阶段：
▸ 力学成熟的标志是牛顿经典力学的统一，也是高中生物理的主要学习部分。
同时，这一部分内容也为之后物理学其他方向的发展提供了坚实的理论基础。
这里，对于力学之后的研究而言，F=ma这个看起来比较简单式子直接决定了发展的方向，之后的所有研究都基于将这个简单的式子复杂化。
接下来，我们把式子分开来看，首先可以考虑m，质量。
质量的研究又可以做出几个分类：
例如可以考虑多个物体的运动与作用问题，该问题可以参考刘慈欣的三体；
或者可以将物体复杂化，从质点的力学分析，到刚体力矩分析，再到非刚体的运动分析；
而如果考虑非刚体的话，流体就成了一个非常重要的研究分支。
▸ 其次，从加速度a这个角度出发的话，很自然地可以联系到力学高中最后一部分振动与波的内容。
▸ 如果讨论波的有关问题，就自然会考虑横波和纵波这俩个关于波最基础的分类。
纵波的常见形式为声波，而横波的常见形式为光波，因此就发展出了对声音和光的研究。
这两种波也同时成为丘成桐奖比赛中出现比较多的课题，毕竟声音和光与人类的生活息息相关。
除去力学问题外，我们还在总决赛的奖项中看到了较多有关天体物理的内容。
物理学的发展起源于仰望星空，于是天文物理也就很自然成为学生接触物理这个学科的启蒙内容。
此外，还有少量的作品可以归到凝聚态，量子力学等较为不易于高中生理解的范畴。这一部分的论文与学生的导师以及相关的学术资源（实验室等）关系密切，需要较多的社会资源。
整体来讲，从获奖作品的情况来看，我们发现大部分的课题都是属于高中物理的延伸内容与生活中某个现象的结合。
课题越能贴近生活，得到较高奖项的概率越高。从这里我们发现物理组委会并不推荐高中生去越俎代庖，去研究和自身能力水平相差较大的内容。而是希望学生能够将课堂的知识尽可能的去扩展，去科学系统的归纳推理，继而解决生活中一些实际问题，这也是物理这个学科成立的初衷。

04 选题建议

近三年来总决赛获奖课题类型分布做出统计图：

综合来看最近三年的丘奖物理作品，我们能够发现，获得较高评价的选手选取的是比较朴实紧密联系生活的课题，这些课题并不需要多么前沿的物理学知识，而更多的是要求学生能够用敏锐的去观察生活中的一些现象，然后科学合理的研究其对应的理论，继而设计完备准确的实验对理论进行验证。