应轶群博士评析2023全国中学生物理竞赛

应轶群博士评析2023全国中学生物理竞赛应轶群2023年9月进行的第34届全国中学生物理竞赛各省级赛区刚刚落幕，省队队员陆续选出，选手们将于2023年10月26日至11月2日赴重庆参加全国决赛，选拔国家集训队。一个奇特的现象是今年不仅仅是上海赛区，全国范围内都普遍存在高水平选手没能进入省队，或甚至没能获得一等奖的情况。读者中的你，如果也是这种情况，那就让应老师帮你分析一下，从赛题和答题的角度，可能存在什么问题？如果备战明年的联赛，该如何改进？让我们边看题目和解答边评析。第一题的模型非常传统，传统到相当一部分选手都做过或者见过这个图。而且第一问是书上的原题，要正确解答第一问，很明显必须正确理解什么是纯滚动，同时，题目要求学生记住均匀质量圆筒对于自身中心轴的转动惯量，或者学生会临场推导（应老师建议同学们背出常见对称物体的转动惯量）。第二问是第一问的拓展，一般理论力学书上的习题会是让大圆筒在地面上纯滚动，如此一来系统的约束更复杂。而本题是让大圆筒绕质心转动，难度不高。大圆本身可以动的情况下，系统的约束性质与第一问固定时不同，小圆柱在动时，大圆筒也动，因此很明显，系统存在两部分动能，即参加振动的质量不同了。显然第二问的结果在M远大于m时回到第一问的结果，这也是一种检查对错的方式。然而就是这一点点小改动，大部分同学该问未能得分，原因是在于对于“约束”的理解不深，或者利用能量展开时发现计算复杂。实际上本问用受力分析和加速度关联来解比较方便，这是竞赛题的经典思路。如果用能量来解，建议选手们学习一些理论力学的初步内容，做到能弄懂经典模型，弄懂理论的逻辑和来龙去脉，而不必要纠结于一些细节。从标准答案可以看到，出题者要求学生扎实掌握大学普通物理的思维模式，并且任何时候不回避高等数学的应用。这就是复赛与预赛的本质区别，也揭示了为什么预赛150分的选手可能复赛可能只会做1、2道题。第二题的模型也很传统，运用能量守恒、开普勒第二定律和积分运算可直接得到结果。许多选手此题得了满分！但也有高手在此题上马失前蹄，甚至整个题目送掉得0分，原因是“一颗彗星绕太阳运动的轨道是抛物线”这句话没看见！应老师提醒，审题时要仔细，要提高语文水平！因为犯这个错误的人很多！本来是送分的题，你却接了飞刀，有木有？除了运用题目告知的积分公式以外，解答只有一页纸，可见确实是送分的“良机”！第三题的模型传统到“令人发指”，甚至应老师刚一看到题目以为看错了，这是高考卷子吧？确实，第一问极易得分让选手们心情大悦，产生了此题非常简单的错觉，然而，此题全市范围内是没有人得到满分的，原因何在呢？仔细审题可以发现，第二问和题干中的“重物与车厢前壁不分开”这句话看似简单，有同学直接理解为“粘连”了，因此三下五去二解答了第二问，满心以为得了满分，看到自己小分表上1/3的分数都不到的时候，是否有“哔狗”的感觉呢？注意这么“简单”的复赛题，必有陷阱，而这里的陷阱就是题目中的各种参数大小没有给定，因此“不分开”这种模棱两可的题文，审题时要特别注意，这是题目要求“讨论”的信号！还是语文的问题啊！叫你们重视语文！看看答案吧，洋洋洒洒3页纸。然而分值也就20分，什么？20分不重要？高手之间能差20分？别逗了！应老师赛后采访了此题上海最高分（36），也是理论并列最高分飞同学，得到的评价是——这题太烦了，但思路和物理过程清楚以后耐心把式子写出来就行。当然这一题也给阅卷老师出了难题，这么复杂的式子，选手们解答时写的形式又各不相同，怎么办呢？好希望看到——空白的卷子啊！这一题查到一些分的同学也不少。第四题的模型思维比较传统，但几何造型有所创新，是典型的复赛难度电磁感应问题。解题的过程自然就是平面几何算面积的游戏，本题得分率很高，就不再多分析了，想必选手们一定做得很爽！学过就会，会就能对，对就得分！第五题是重庆高考题改编过来的，然而得分率很低。模型不难理解，回旋加速器各位选手也都学过，是典型的带电粒子在电磁场中运动的题目，同样极易上手。闭着眼睛可做出第一问，也就是高考难度的问题。但若高兴太早，势必酿成悲剧。很明显，粒子的运动不拘一格，此题风格与坑了大多数的第三题一样，再次坑了大多数。存在各种可能的情况，不同的周期性并存，结合几何条件可以实现讨论。应老师提醒各位选手，这样的题目你画图就能分析个八九不离十，不画图脑子里一片混乱，而且答卷时大部分选手画图的习惯不强，是值得深刻反思的！第六题是命题者希望的送分题，但选手们再次接了飞刀！看起来命题者中不乏小李飞刀式的神秘人物啊！题目的考点是氢原子光谱的巴尔末公式、非弹性碰撞中的动量守恒和机械能损失，都是非常经典的物理概念。应老师采访了几位得分最高的选手，得到的错误理由五花八门有说觉得题目太简单考了相对论（原子核外能级是eV的数量级，怎么会有相对论呢？即使考虑了相对论，也马上能通过计算发现粒子是经典范围的）有说第一问就看错，以为可以激发到更高能级的有说不明白如何碰撞吸收以上的种种说明，选手们对于近代物理中经典过程的理解还存在问题。基础不牢，地动山摇！第七题是许多教材上都会有的一个图，与第一题的情况类似，但问题中做了改动，可以称得上是全卷最容易捏的一个软柿子。直线过程温度最高点和吸放热转换点的求法，需要明确这两者不一致！此题得分率也较高，就不多分析了。再次说明了应老师对选手们的要求：碰到热学题，必须得分！第八题看似波动光学，实为几何光学，是全卷唯一的原创性很强的题目。在几何光学日渐式微的情况下，该题无疑是一股清流，是最像竞赛题的题目。从答题的情况下，该题确实起到了区分高水平选手的作用，其中飞同学又一次获得39分。此题在看懂模型的情况下，利用折射定律，用平面几何计算的方法可以至少获得约20分，看不懂模型的情况下则无法得分。如果你没能解答这题，说明水平还不到家。少年，继续努力！总结下来，多数没能取得理想成绩的“高手”们，普遍存