丘成桐中学科学奖（物理）详解

关注科研赛事的家长和同学，想必多少听过丘成桐中学科学奖的大名。作为全球唯一一个面向所有华人中学生的科研赛事，丘奖的参赛经历帮助了无数华人学生敲开了梦校的大门。

2007年12月，丘成桐中学数学奖创立。 2013年丘成桐中学物理奖启动，并与丘成桐中学数学奖合并为丘成桐中学科学奖（以下简称“丘奖”）。

比赛一共分为六个学科，分别是，数学、物理、化学、生物、计算机、经济金融建模。每学科各设置金奖1个，银奖1个，铜奖3个，优胜奖5个。自丘奖成立以来，获奖学生中，超过三分之二被哈佛、麻省理工、耶鲁、普林斯顿、清华、北大等中外知名大学录取。 物理专业的申请者大多对物理十分“痴迷”，竞争激烈程度也可想而知。而在丘奖的舞台上，同样有一群对物理学充满热情的少年。

物理学科获奖作品趋势

丘奖物理赛道的竞争一直非常激烈，每年都有动力学、天体物理和工程等等具体方向的作品参赛一起竞争，而今年来丘奖官方对于物理学科的要求可以概括为以下几点: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) 的原创性问题解决和方法学方面的创造性。

而对于学生来说，除了关注自己的选题，研究方法也需要格外注意，今年的物理学科参赛作品中就有这样"走偏”的学生，看似与物理相关，但具体研究方法和理论都更偏向于计算机领域，因此没有得到理想的成绩。

如何找到一个感兴趣的研究问题

对于中学生来说，想要进行一个完整的科研，兴趣是非常是重要的，因此如何找到一个自己感兴趣的研究问题作为中学生开始科研的第一步来说就非常关键根据有方多年为学生一对一定制科研规划的经验，以下一个问题对于学生开启一段科研经历来说非常关键:

1、你想做一个什么样的研究?

物理背景的数学问题?

纯数学问题?

物理现象中的数学运用?

2、方向选定之后，你要研究一个什么问题?

如果是纯数学，那么细分领域有自己的想法吗? 复分析、微分方程、拓扑......

如果是物理，你喜欢力、热、声、光、电的哪一种?

3、了解过要研究问题后，你能胜任吗?

根据自身的知识水平和能力客观评估...

丘奖不同于高中奥赛等做题的竞赛形式，丘奖采用的是开放式的比赛模式，学生自行选题，自主进行科学研究并提交原创论文参加评选。学生团队选题既可以是纯理论问题的深入思考，也可以从生活现象入手，由浅入深进行科学探索与分析。

比如2021年丘奖物理金奖项目《葡萄 plasma一一燃烧还是放电》，作者们利用改造过后的家用微波炉来进行相关实验，同样银奖《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。

“小生活”背后的“大科学”

两个葡萄放进微波炉发生爆炸的科普短视频激发了他们的研究灵感，设计实验加以验证成了他们的研究课题。“两颗葡萄引发的科学问题”并没有那么简单。

在确立这一研究目标后，三名“科研工作者”经历了无数次的失败。一开始，他们买了台微波炉，买了一些葡萄就准备做实验了。但他们一直没有不成功，因为不知道微波炉要调到什么样的温度，也不知道葡萄之间要间隔多远。

实验一开始总是失败，不知道微波炉该调到哪个火力挡位，两颗葡萄之间距离多远，我们常常量尺寸、切葡萄、调微波炉、录视频、回看现象，不知不觉就在微波炉和葡萄前坐上一整天。“当我们观察到等离子火花的瞬间，每个队员兴奋地喊出声来——哇，我们真的做到了！我们的故事从四月到现在终于落下了帷幕，但我们的科学探索之路才刚刚开始。”在一次次的尝试中，学生们发现，如果要达到实验的效果，葡萄的选择大有门道，甚至盛放葡萄的器皿，两个葡萄之间的距离都需要精确计算。

在前人研究的基础上，他们以葡萄plasma（等离子体）为研究对象，提出了自己的猜想，利用一系列定性、定量实验，验证了猜想，明确了plasma现象的产生既有燃烧机制，又有放电机制。在颁奖典礼上，三位同学也分享自己的心得体会。“我们是从4月开始接触这个课题的，暑假开始做实验、撰写论文，主要利用的也是暑假和每周周末的时间。实验和探索的过程非常有趣，切葡萄、量尺寸、调微波炉、录视频、观察现象，不知不觉就是一整天。

“最初阅读文献时，我们天真地以为实验难度不大，但真正操作起来才发现并没有想象中那么简单，比如预实验中的葡萄很难产生预设的火花现象；又比如文献中科学家们使用了特殊的凹面玻璃器皿，以保持两颗葡萄能稳定接触，可我们当时并没有这种仪器，在老师的启发和点拨下，我们经过多次实验，终于用不起眼的胶带成功替代。”

“备赛过程让我体会到了科学研究需要付出的艰辛和耐心，但成功时的喜悦让我们觉得一切都是值得的。”这次研究和参赛经历让我们收获很大。我学到了要敢于质疑、不可轻信。在学科知识方面，我们接触到了等离子体相关的知识、时域热场分布分析以及如何更严谨的设计实验。

不仅如此，我们还有了新的猜想。从课题准备、文献收集、实验设计、论文撰写到现场答辩，历时8个多月，他们不断调整葡萄的大小、距离，尝试使用不同的水果，通过微波炉加热，成功获得并验证了葡萄等离子体的机制。无论是做实验、写论文还是答辩，三人分工合作，各自负责预实验和背景介绍、时域热场分布分析、定量试验及总结。

近年的丘奖物理赛道“偏爱”什么样的研究？

上述物理金奖作品又能带给未来的参赛者怎样的启发？

听听老师是怎么说的！

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。在海涩的学术世界中，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。 科研赛事是一个周期性项目，学生需要每周持续投入，才能获得比较满意的产出。高中生学业繁忙，如果预留的准备时间不足，可能导致二者失去平衡!

现在正是2023丘奖的黄金备赛季!

尽早确定项目、合理安排进度、留出充足的打磨时间，方能增加获奖概率。