2013年CUPT整理 (2).docx

目录1、 第四届中国大学生物理学术竞赛简介2、 第四届中国大学生物理学术竞赛题目3、 第四届中国大学生物理学术竞赛总结1、 第四届中国大学生物理学术竞赛简介大学生物理学术竞赛（China Undergraduate Physicists Tournament, CPUT）是中国借鉴国际青年物理学家竞赛（IYPT）的模式创办的国内全国性赛事，该项活动得到了教育部的支持，是实践国家教育中长期发展规划纲要的重要大学生创新竞赛活动之一。CUPT是一项以团队对抗为形式的物理竞赛，它以协同创新为根本理念，旨在提高学生综合运用所学知识分析解决实际物理问题的能力， 培养学生的开放性思维能力。参赛学生就实际物理问题的基本知识、理论分析、实验研究、结果讨论等进行辩论性比赛。不仅可以锻炼学生分析问题、解决问题的能力，培养科研素质，还能培养学生的创新意识、团队合作精神、交流表达能力，使学生的知识、能力和素质全面协调发展，同时注重加强青年学生之间的友谊和交流。这种比赛形式为我国各高校之间进行交流、共同探讨高素质物理人才的培养模式提供了一个很好的平台，本项赛事既可以纳入国家理科基地的能力培养项目，也可以在我国“拔尖学生培养试验珠峰计划”实施过程中起到非常大的推动作用，更为新时期建设创新型国家，创建世界一流学科提供了人才培养方面的有力支持。CUPT竞赛淡化锦标意识，侧重高校学子间的学术交流。团队之间各抒己见、友好讨论、展示风采、相互学习、共同提高，已成为我国高校物理菁英的年度交流盛会。第四届大学生物理学术竞赛于2013年8月12日至8月17日在兰州大学举行，共有来自包括北京大学、清华大学等在内的38所高校的39支代表队参加。本届比赛南开大学、北京大学、哈尔滨工业大学以及北京师范大学三所学校进入决赛，冠军队伍为南开大学。比赛期间，组委会主席许京军介绍了中国大学生物理学术竞赛历程，中科院院士吴岳良作了题为“物理学的主旋律与挑战”的学术报告。下图为冠军南开大学留念照片。我校（西北大学）五名由西北大学物理学院主办的第二届 “劼恒”杯大学生物理学术竞赛暨2013年中国大学生物理学术竞赛选拔赛选拔出来队员隋超璠、杨心怡、王形锋、赵文彬以及王夏烘，在范海波老师的带领下，经过几个月的艰苦备战，团结合作，在赛场上赛出了风范，赛出了成果，荣获三等奖。下图为我校队员获奖证书。附一：获奖总名单及排次特等奖 南开大学（230.375）一等奖 北京大学 北京师范大学 哈尔滨工业大学（219.875）二等奖 南京大学 军事交通学院 国防科学技术大学 北京交通大学 复旦大学 上海交通大学 华东理工大学 同济大学 四川大学 电子科技大学 华南理工大学 兰州大学一队 华中师范大学 华中科技大学 国立台湾师范大学 北京理工大学 南京师范大学（200.25）三等奖 浙江大学 清华大学 武汉大学 西北大学（199.125） 山西大学 兰州大学二队 内蒙古大学 华东师范大学 吉林大学 中山大学 西安交通大学 哈尔滨理工大学 东北师范大学 天津工业大学 重庆大学 山东大学 北华大学 中国科技大学（166）附二：西大对阵表第一场西北大学山东大学华东师范大学第二次西北大学哈尔滨工业大学重庆大学第三场西北大学北华大学山西大学第四场西北大学中山大学内蒙古大学第五场西北大学华中师范大学东北师范大学2、 第四届中国大学生物理学术竞赛题目本届比赛选用题目均为第26届国际青年物理学家锦标赛（International Young Physicists Tournament，简称IYPT）题目。赛题如下：1. Invent yourselfIt is more difficult to bend a paper sheet, if it is folded “accordion style” or rolled into a tube. Using a single A4 sheet and a small amount of glue, if required, construct a bridge spanning a gap of 280 mm. Introduce parameters to describe the strength of your bridge, and optimise some or all of them.1.自己创造如果一张纸被“手风琴式”折叠或者被卷成筒，那么它将更加难以弯曲。使用一张单一的A4纸和少量胶水，如果需要的话，构建一座跨越280毫米间隙的桥梁。介绍相关参数，用以描述该桥梁的强度，并优化其中的部分参数或全部参数。2. Elastic spaceThe dynamics and apparent interactions of massive balls rolling on a stretched horizontal membrane are often used to illustrate gravitation. Investigate the system further. Is it possible to define and measure the apparent “gravitational constant” in such a “world”?2.弹性空间大球在水平拉伸膜上滚动的动态效果和它们之间明显的相互作用通常用于说明引力场。进一步探究该系统。在这样一个“引力场世界”确定和测量明显的“引力常数”是否可能？3. Bouncing ballIf you hold a Ping-Pong ball above the ground and release it, it bounces. The nature of the collision changes if the ball contains liquid. Investigate how the nature of the collision depends on the amount of liquid inside the ball and other relevant parameters.3.弹力球如果你站在地面上拿着乒乓球，并释放它，它会反弹。如果乒乓球内含有液体，碰撞的性质会发生变化。探究碰撞的性质如何取决于球内液体的含量和其他相关参数。4. SolitonA chain of similar pendula is mounted equidistantly along a horizontal axis, with adjacent pendula being connected with light strings. Each pendulum can rotate about the axis but can not move sideways (see figure). Investigate the propagation of a deflection along such a chain. What is the speed for a solitary wave, when each pendulum undergoes an entire 360 revolution?4.孤子沿水平轴等距离安装一链相似的摆，相邻的摆用轻绳相连接。每一个摆可以绕轴旋转，但不能侧向移动（见图）。探究沿着这样一条链的一种旋转的传播。当各摆都经历360旋转时，孤立波的速度是多少？5. LevitationA light ball (e.g. a Ping-Pong ball) can be supported on an upward airstream. The airstream can be tilted yet still support the ball. Investigate the effect and optimise the system to produce the maximum angle of tilt that results in a stable ball position.5.悬浮空中一个轻球（如乒乓球），可以被向上的气流所支撑。气流的方向可以倾斜，然而它仍然可以支撑球。探究气流倾斜的影响，并优化该系统，得出在保持球处于稳定状态的情况下，气流倾斜的最大角度。6. Coloured plasticIn bright light, a transparent plastic object (e.g. a blank CD case) can sometimes shine in various colours (see figure). Study and explain the phenomenon. Ascertain if one also sees the colours when various light sources are used.6.彩色塑料在明亮光线的照射下，一个透明的塑料物体（如一张空白的CD外壳）有时可以呈现各种不同的颜色（见图）。研究和解释这种现象。确定一下，当使用各种不同颜色的光源时，是否也可以看到这些颜色。7. Hearing lightCoat one half of the inside of a jar with a layer of soot and drill a hole in its cover (see figure). When light from a light bulb connected to AC hits the jars black wall, a distinct sound can be heard. Explain and investigate the phenomenon.7.聆听光的声音将一个罐子内表面的一半涂一层锅灰，并在它的盖子上钻一个孔（见图）。当连接交流电的灯泡发出的光线射到罐子的黑墙（锅灰层）时，可以听到明显的声音。解释和探究这种现象。8. Jet and filmA thin liquid jet impacts on a soap film (see figure). Depending on relevant parameters, the jet can either penetrate through the film or merge with it, producing interesting shapes. Explain and investigate this interaction and the resulting shapes.8.喷射和薄膜喷射的细液体流对肥皂薄膜的作用（见图）。喷射的液体流可以渗透通过薄膜或者与薄膜合并，产生有趣的形状，这取决于相关参数。解释和探究这种相互作用，以及由此产生的形状。9. Carbon microphoneFor many years, a design of microphone has involved the use of carbon granules. Varying pressure on the granules produced by incident sound waves produces an electrical output signal. Investigate the components of such a device and determine its characteristics.9.碳麦克风一个麦克风的设计已经涉及碳颗粒的使用很多年了。入射声波在颗粒上产生的压力变化会产生电的输出信号。探究这样一个装置的组成，并确定其特性。10. Water riseFill a saucer up with water and place a candle vertically in the middle of the saucer. The candle is lit and then covered by a transparent beaker. Investigate and explain the further phenomenon.10.水上升在一个装有水的碟子中间垂直放置一根蜡烛。点燃蜡烛，然后罩上一个透明的烧杯。探究并解释发生的现象。11.BallbearingmotorAdevicecalleda“BallBearingMotor”useselectricalenergytocreaterotationalmotion.Onwhatparametersdothemotorefficiencyandthevelocityoftherotationdepend?(Takecarewhenworkingwithhighcurrents!)11.滚珠轴承电机一种被称为“滚珠轴承电机”的装置通过使用电能产生转动。该电机的效率和转速取决于哪些参数?( 高电流工作时一定要小心！)12.HelmholtzcarouselAttachChristmastreeballsonalowfrictionmounting(carousel)suchthattheholeineachballpointsinatangentialdirection.Ifyouexposethisarrangementtosoundofasuitablefrequencyandintensity,thecarouselstartstorotate.Explainthisphenomenonandinvestigatetheparametersthatresultinthemaximumrotationspeedofthecarousel.12.亥姆霍兹旋转木马在低摩擦的装置上(如旋转木马)系上圣诞树球,每个球都有沿切线方向的洞。如果将这个装置放在合适频率和强度的声音环境里，该装置会开始旋转。解释这一现象并研究使该装置达到最大转速的参数。13.HoneycoilsAthin,downwardflowofviscousliquid,suchashoney,oftenturnsitselfintocircularcoils.Studyandexplainthisphenomenon.13.蜜蜂线圈一种细的,向下流动的粘稠液体，如蜂蜜，往往会形成圆形线圈。研究和解释这一现象。14.FlyingchimneyMakeahollowcylindricaltubefromlightpaper(e.g.fromanemptyteabag).Whenthetopendofthecylinderislit,ittakesoff.Explainthephenomenonandinvestigatetheparametersthatinfluencethelift-offanddynamicsofthecylinder.14.会飞的烟囱用一张轻的纸(例如一个空的茶叶袋) 制成一个空心圆筒。当点燃该圆筒的上端时,它会飞起来。解释这种现象，并探究影响圆筒起飞的参数和动力的参数。15.MeniscusopticsCutanarrowslitinathinsheetofopaquematerial.Immersethesheetinaliquidsuchaswater.Afterremovingthesheetfromtheliquid,youwillseealiquidfilmintheslit.Illuminatetheslitandstudytheresultingpattern.15.半月板光学在一张薄片状的不透明材料上剪切一条狭缝。把该材料浸泡在液体（如水）中。从液体中拿出该材料后,你将看到狭缝里有液膜。照亮该狭缝并研究液膜上的图案。16.HoopsAnelastichoopispressedagainstahardsurfaceandthensuddenlyreleased.Thehoopcanjumphighintheair.Investigatehowtheheightofthejumpdependsontherelevantparameters.16.弹性环将一个弹性圆环压在硬表面上,然后突然释放。圆环可以跳起来。探究圆环跳起的高度如何取决于相关参数。17.FirehoseConsiderahosewithawaterjetcomingfromitsnozzle.Releasethehoseandobserveitssubsequentmotion.Determinetheparametersthataffectthismotion.17.消防水带有一根带有喷嘴的软管，水流从喷嘴射出。释放该软管并观察其后续运动。研究影响该运动的相关参数。3、 第四届中国大学生物理学术竞赛参赛总结西北大学代表队获“第四届大学生物理学术竞赛”三等奖大学生物理学术竞赛（China Undergraduate Physicists Tournament, CPUT）是中国借鉴国际青年物理学家竞赛（IYPT）的模式创办的国内全国性赛事，该项活动得到了教育部的支持，是实践国家教育中长期发展规划纲要的重要大学生创新竞赛活动之一。CUPT由大学组织实施、大学生参与，是一项以团队对抗为形式的物理竞赛。它以培养参赛者的创新意识、创新能力、协作精神和实践能力为根本理念。第四届大学生物理学术竞赛于2013年8月12日至8月17日在兰州大学举行，共有来自包括北京大学、清华大学等在内的38所高校的39支代表队参加。比赛通过赛前抽签分组，以团队辩论的方式参加五轮对抗赛获取积分，积分前三名的队伍以及在五场对抗赛中均获最高分的队伍可进入决赛。西北大学代表队有五名学生组队参赛，分别是队长隋超璠，队员杨心怡、王形锋、赵文斌和王夏烘。经过一个暑期的精心准备，和两天半五场比赛的激烈角逐，最后在39支队伍中获得全国总排名25的成绩，荣获“第四届中国大学生物理学术竞赛三等奖。”回顾此次比赛，虽然期间我们的队员同学曾两次流泪，但整场比赛整体可谓气氛融洽、讨论热烈、收获颇丰。旌旗闭，锣鼓收，安静下来沉思，还是有一些东西值得总结和记住的。1、正确并深入理解该项比赛的本质目的，它重在培养参赛者的创新意识、创新能力、协作精神和实践能力，我相信这个目的对于每一个参赛队员都是可以起到的，这种经历一定会让他们终身难忘，而这种能力的训练提高也一定会对他们受益终生。2、如果认清了上述一点，那么关于名次的问题就可以不必非常地太在意了。首先该项比赛的体质决定了它难以做到完美公允，每场的评委都不同，每个评委的评分标准也不同，每个评委对于竞赛的本质理解也不是完全充分，所谓的独立裁判占有比例太低；其次过早的的公布五场比赛的对阵表也使得比赛增加了不确定性因素，例如后面一场竞赛对手学校的老师可能就是本场比赛的裁判，在此情况下，对裁判的专业水准和公正性提出严峻挑战，恶意打压的情况我们至少遇见过两次；再次，一些裁判长因为没有经验，对某些裁判的出格评论没有及时制止，影响其他裁判评分；个别裁判打分随意，对题目没有深入