丘成桐中学物理奖的论文选题与写作建议.PDFVIP

丘成桐中学物理奖的论文选题与写作建议 （以下内容仅供参考） 爱因斯坦说“提出一个问题往往比解决问题更重要，因为解决问题也许仅是 一个教学上或实验上的技能而已。而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去 看旧的问题，都需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步”。 由此可见，要想撰写一篇成功的物理论文或研究报告，能否提出新颖的、有 意义的问题便显得尤为关键。 一、如何选好题 根据比赛规则，论文选题范围不限，但需要保证既有创新性，又在中学生能 力范围内可以完成。 首先说论文选题的创新性。 选题应该满足这样几个要求：问题应该是别人没有研究过的，最好能够填补 前人研究的空白。例如，有一种蜥蜴可以在水面上奔跑，而人类做不到。那么从 中就可以提炼出不同的问题：（1）动物水上漂的临界质量、速度与截面积之间的 关系研究；（2 ）水的表面张力、浮力与反作用力对动物水上漂影响程度的研究； （3 ）人类实现水上漂的障碍及解决方案的研究…… 选题也可以针对传统问题中的错误。例如，以前人们认为太空中火焰会很快 会熄灭，因为在失重环境中空气不会对流。但是一次事故使人们发现太空中火焰 可以燃烧，且火焰呈球型。从这一背景中，可以提炼出不同的问题：（1）太空中 火焰燃烧的机理研究；（2 ）太空火焰形状与微重力水平的相关性研究；（3 ）太空 中水火相容的可行性研究。。。。。。 1 选题也可以利用新的知识和方法解决以往不容易解决的问题。例如，地球自 转、月球的运动对物体的运动会有微小的影响，这种微小的影响在以前不容易准 确测量。根据这一背景，可以提出不同的问题：（1）利用GPS 定位系统测量地球 自转对运动物体的影响及分析；（2 ）利用激光测距及干涉原理研究月球运动对地 壳应变的影响；（3 ）满月对重力加速度的影响及测量…… 创新性可以根据关键词进行检索，可以尝试用不同的关键词进行检索，如果 有接近的文献，需要明确自己的研究与之有区别。 其次，说一下论文选题的合适度。 选题的合适度就是说选题要在中学生的能力范围内，或者中学生经过努力可 以达到的范围内。这些题目涉及的主要内容应该与中学的物理、数学相关，最好 不需要太前沿的知识和理论 （除非你已有这方面的基础）。 例如，利用自组织理论，可以部分解释太阳系的起源问题。从这一背景中， 可以提炼出新的问题：（1）太阳系起源的自组织理论及其推论；（2 ）太阳系行星 距离分布的新解释；（3 ）恒星的产生及其拥有行星系统的必要条件研究……这些 研究很有意义，但是离中学生的知识比较远。 还有一些前沿的问题，如黑洞理论、弦理论等，都不太适合中学生进行研究。 下面是一些选题范例 （仅供参考）： （1）两本书相互交叉叠在一起，很难拉开。从这一现象，我们可以找出哪些问 题来研究呢，比如：书本的摩擦与页数是线性关系还是非线性关系，为什么？重 力在这里起了什么作用？把书本转动角度（重力的分量在变化）时，摩擦力有什 么变化？ （2 ）纸船载人进行速度和载重比赛，如何设计纸船的形状，可以在速度和载重 2 比赛中都获得好成绩？注意速度比赛和载重比赛对船的截面要求是相互冲突的。 （3 ）手机吊冰箱实验要求把手机的力放大十万倍，如何利用杠杆原理？需要考 虑什么技术细节？如何解决其中的难点？ （4 ）如何用弹簧秤称出大象的重量？（实际中有很多方法，每种方法操作的难 易程度不同，误差也有很大差别）如何估计误差？如何减少误差？ （5 ）通过研究不同机翼的升阻比，找出一种滞空时间最长的飞行器。 （6 ）设计一种仿生机械，可以爬越障碍物，研究其中的原理和技术难点。 （7 ）城市建设带来一个问题：交通拥堵。一个具体问题是：在考虑车流量和平 均车速后，道路的宽度以多少合适？很明显，道路太窄，放行的时间就需要很长， 导致另一方向的车辆等待时间很久；道路太宽，车辆通过路口的时间就要增加， 而路口有车运行时另一方向的车辆就要等待。 （8 ）火箭飞离地球需要一定的速度，利用变质量原理，火箭采用多少级合适？ 具体考虑成本后，结果有什么变化？ （9 ）利用特斯拉线圈可以放电的原理，通过适当的设计，可以让舞蹈者放出几 十米的电弧。这其中的关键参数如何设定？舞蹈者的防护如何考虑？ （10 ）利用日