国际物理奥林匹克竞赛

编辑 锁定
国际物理学奥林匹克的英文全名是International Physics Olympiad,缩写为IPhO。 IPhO的宗旨是通过组织国际性中学生物理竞赛来促进学校物理教育方面国际交流的发展,以强调“物理学在一切科学技术和青年的普通教育中日益增长的重要性”。IPhO经过近40年的成功举办,其国际声望越来越高,它的作用已被联合国教科文组织(UNESCO)和欧洲物理学会(EPS)所肯定。鉴于IPhO在促进物理教育进步和推动国际交流上所取得的成绩,国际物理教育委员会(ICPE)于1991年10月向IPhO颁发了永久性的铜质奖章,轮流由举办国保存。
中文名
国际物理奥林匹克竞赛
外文名
International Physics Olympiad
竞赛时间
每年举办一次每年6月底举行
竞赛目的
增进中学物理教学的国际交流

简介 编辑

竞赛设立由参赛成员国组成的国际物理奥林匹克委员会。竞赛章程规定:目的是为增进中学物理教学的国际交流,通过竞赛促进开展物理学科的课外活动,以加强不同国家青年之间的友好关系和人民间的相互了解合作。同时帮助参赛者发展物理方面的创造力,把从学校学到的知识用于解决实际问题的能力。
国际物理奥林匹克竞赛每年举办一次。由各会员国轮流主办,并由各代表团团长和一名主办国指定的主席组成国际委员会。国际委员会的任务是公平合理地评卷,监督章程规定的执行情况,决定竞赛结果。
每一会员国可选派5名高中学生或技术学校学生参加竞赛。 参加者的年龄到竞赛开始的那一天不能超过20岁。参赛代表队要有2名团长,2名团长是国际委员会的成员,条件是能胜任解答赛题,能参加竞赛试卷的讨论和评分工作,并能通晓一种国际物理奥林匹克的工作语言。国际物理奥林匹克的工作语言是英文、法文、德文和俄文。代表团到达主办国时,团长要将参加学生及团长的情况告诉主办国家组织人员。
竞赛于每年6月底举行。竞赛分两天进行。第一天进行3道理论计算题竞赛,另一天的竞赛内容是1—2道实验题。中间有一天的休息。参赛者可使用计算尺、不带程序编制的计算器对数表、物理常数表和制图工具,但不能使用数学和物理公式一览表。
竞赛题由参加国提供题目,主办国命题。在竞赛前,赛题要保密。竞赛题内容包括中学物理的4个部分(力学、热力学和分子物理学、光学及原子和核物理学、电磁学) ,解题要求用标准的中等数学而不要用高等数学。主办国提出评卷标准并指定评卷人。每题满分为10分。各代表团团长同时对自己团员竞赛卷的复制品进行评定,最后协商决定成绩。
评奖标准是以参赛者前三名的平均分数计为100%,参赛者达90% 以上者为一等奖,78—90%者为二等奖,65—78%者为三等奖,同时发给证书。50—65%者给予表扬,不满50%者发给参赛证明。竞赛只计个人名次,不计团体总分。最后竞赛结果由国际委员会决定宣布。[1]

历史 编辑

由原捷克斯洛伐克、 匈牙利和波兰3国物理学家倡议发起的国际物理竞赛。1967年在波兰首都华沙举行第一届竞赛,共有五个国家参加。除发起3国以外,还有保加利亚和罗马尼亚。 自第二届起,参加的国家逐渐增多,1972年,西欧、北美国家也加入了这个竞赛,从此,成为国际性的物理竞赛。
为组织国际性物理学科竞赛,波兰的Cz。Sctstowski教授、捷克斯洛伐克的R。Kostial教授和匈牙利的n。Kunfalvi教授作了艰苦的准备工作,使得首届IPhO于1967年在波兰的首都华沙举行。
早期赛事参赛加国都是中欧国家。获邀参与国家包括保加利亚、捷克斯洛伐克、匈牙利及罗马尼亚(当中包括主办国波兰)每队有三名中学生及一名导师。
第一届学生需要解答四条理论及一条实验问题。
第二届物理奥林匹克由Rezs Kunfalvi举行,在匈牙利布达佩斯举行。八个国家参与角逐。东德、苏联及南斯拉夫参与比赛。队中都是有三名中学生及一名导师。在第二届举办前举行一场淘汰赛。
第三届由Rostislav Kostial教授在捷克斯洛伐克布尔诺举行。该届有五名中学生及两名导师
第四届在1970年在苏联莫斯科举行。每个国家派出六名学生及两名领队。此届比赛作出了少许改动。
自第五届1971年在保加利亚索菲亚举行,每队有五名学生及两名领队。1978年及1980年没有举办国际物理奥林匹克。因为西方国家参赛的影响。西德是第一个参加此比赛的资本主义国家。因此东方国家取消1980年及1982年比赛。1982年以后,西方国家可以自由参赛。从那之后每年均会决定举行的场地,每个国家需要在三年内不能举行两次比赛。
理论测验最少五小时及回答三条问题。大多数问题都多于一个部份。问题包括一条或两条实验题,需要五小时完成。

机构 编辑

lPhO的权威机构是赛期中由各国领队和教学领队(在我国也常译为副领队)组成的国际委员会,该委员会由主办国的一名代表任主席。在每届赛事开幕式后的第一次领队会上,主办国的这位代表(通常是该届组委会的执行主席)在其座位上对着话筒发言时刻,便是本届国际委员会的诞生时刻,讲台上的那个席位也就自然地成了主席专座。
国际委员会有权对竞赛章程和考纲提出修改意见;有权对东道国准备的理论考题进行有限制的选择和对理论、实验考题及评分标准提出修改意见;有权确定竞赛结果的名次;有权选定以后各届竞赛的主办包。委员会的决议按简单多数举手通过,各国领队和教学领队票权均等,不过至今尚未发现有哪一个代表队的这两票分别投在不同的"阵营"中。表决时赞成与反对票数相同时,主席票所在的一方"胜"。这是主席仅有的一份权威,尽管其实施的概率微乎其微。
通常情况下,闭幕式之前的最后一次领队会议结束时,在掌声中本届国际委员会自动解散。
随着参赛国越来越多,两届赛事之间需要协调和处理的事务也越来越多。为了适应这种情况,1983年在罗马尼亚举行的第14届竞赛期间,原德意志联邦共和国的GunlerLind博士提议建立常设性的"国际物理奥林匹克秘书处"。此提议即被采纳,旋即推选波兰科学院的Waldemar Gorzkowski(高日科夫斯基)博土为秘书,任期5年。高氏当选后,为IPhO作出了很大的贡献。从第14届的16个参赛国扩大到第28届的55个参赛国,在一定程度上应归功于高氏的个人努力。为了分担秘书的一部分工作,后又增设副秘书一人。值得一提的是无论正职还是副职,IPhO的秘书均有职无薪,而且在每届国际委员会中除非他们兼任本国领队或教学领队,否则甚至不能成为一名普通的委员。高氏为人谦逊,从不以国际竞赛的权威自居,虽然体质较弱却仍为IPhO事业默默地奉献着。他赢得的是人生最平凡而又最珍贵的东西--受人尊敬,也许这正是学科竞赛不具有商业性价值的可贵之处。

赛事流程 编辑

每一代表队包括5名年龄在20岁以下的中学生、1名领队和1名副领队,国际间旅费自负,东道国负责竞赛期间各队的食宿和旅游费用。各国可自派观察员参加,费用由派出国自筹。
赛期一般为9天。第1天报到后,队员和领队分开居住,住地一般相距几公里以上。东道国为每一参赛队学生配备1名翻译兼导游,这对东道国来说是一种很大的负担,有些国家难以承办IPhO活动,其部分原因也在于此。因华裔子弟遍布世界各地,东道国为我们代表队配备的翻译几乎都是在该国读研究生的华人学子。
第2天上午是开幕式,常在大学礼堂举行,气氛淡雅肃穆,学术气氛浓厚。开幕式后领队与队员暂不往来,且自觉地互不通电话联系,有事均通过翻译转达。第2天下午学生由主办者组织旅游或参观,领队们则参加本届国际委员会正式会议并集体讨论、修改和通过理论赛题,再由各国领队将题文翻译成本国文字,交由组委会复印。会议开始时,各国领队与观察员分别就座,组委会执行主席及其助手们的座位安排在正前方。东道国将3道理论题的题文和题解,以及评分标准的4种文本(英、俄、德、法)之一发给各国领队。大约一小时后,命题者代表用英语向大家介绍该题的命题思想及解题思路等,然后大会讨论,提出修改意见,最后通过这道理论题。3道题逐题进行,若其中某道题被否决,组委会便公开备用的第4道题。
3道题通过后常已近深夜,这期间除晚餐外,还供应饮料和点心。中国领队们而后所做的翻译工作,一般都会持续到次日清晨6点左右,真可谓"通宵达旦"。
第3天上午8点开始,学生们进行5小时的理论考试,其间有饮料和点心供应,学生们用本国文字答卷。组委会为领队们安排旅游或参观活动;尽管大多数人已经非常疲乏,也许因为身临异国他乡,仍是游兴十足。第3天下午东道国安排的休息性活动常能使领队与学生有机会见面,然而师生间很少谈及上午的考试,为的是不在情绪上影响后面的实验考试。
第4天讨论、修改、通过及翻译实验赛题。实验赛题为1-2道,2道居多。
第5天学生分为两组,分别在上、下午进行5小时的实验考试。若有2道题,则每题2。5小时。实验考试后学生们的紧张情绪骤然间消失,队与队之间频繁交往,学生们"挨门串户"地互赠小礼品,最受欢迎的当数各国硬币。此时,领队们开始悉心研究由组委会送来的本队队员的试卷复印件,上面有评分结果。分数由东道国专设的阅卷小组评定,在评定我国学生试卷时,常请另一位懂中文的研究生协助阅读试卷上的中文内容。
东道国通常在第6、7天安排各国领队与阅卷小组成员面谈,商讨和解决评分中可能出现的差错和意见分歧。第7天的下午或晚上举行最后一次国际委员会会议,多数领队借此机会互赠小礼品。会议最重要的议程是通过学生的获奖名单。理论题每题10分,满分30分;实验题若有2道,则每题10分,满分20分。按章程规定,前三名选手的平均积分计为100%,积分达90%者,授予一等奖(金牌);积分低于90%而达78%者,授予二等奖(银牌);积分低于78%而达65%者,授予三等奖(铜牌);积分低于65%而达50%者,授予表扬奖;积分低于50%者,发给参赛证书。上述评奖积分界限均舍尾取整。例如第24届IPhO前三名平均积分为40。53分,其90%为36。48,取整为36分,即成金牌分数线。通常得奖人数占参赛人数的一半。金牌第1名被授予特别奖。此外,还可由东道国自设各种特别奖,例如女生最佳奖、各试题的解答最佳奖等。按章程"此竞赛为个人之间的竞赛",所以不评团体奖,但大家对每个代表队的总成绩还是比较重视的,所谓团体总分第一或第二,即基于这一重视而自行统计所排"座次"。
第8天上午或下午举行隆重的颁奖和闭幕式,常有东道国学生的鼓乐队来表演助兴。当向金牌第1名颁发特别奖时,全体起立鼓掌祝贺,形成颁奖活动的高潮。闭幕式的最后一项内容是由本届主办国代表将国际物理教育委员会授予IPhO的铜质奖章和证书移交给下一届东道国组委会代表,后者随即发言欢迎各国组队参加下一届IPhO。闭幕式后的中午或晚上举行正式宴会,宴会中东道国常邀请各队学生表演节目,在欢笑声中互相告别。
第9天由东道国派车送各队赴机场回国,为这友谊的IPhO活动划上圆满的句号。

竞赛大纲 编辑

一般准则

(a) 解答理论题和实验题时均不应要求使用大量微分和积分,以及使用复数或解微分方程。
(b) 题目可以含有本大纲规定以外的概念和现象,但题文中必须给予足够的数据,以免使参赛者因无这些主题的预备知识而处于不利的地位。
(c) 对参赛者可能不熟悉的精密实验仪器,不应在题目中占有主要地位。如果一定要用这类题材,则必须提供给参赛者详细的说明。
(d) 试题内文必须使用SI单位。

理论部份

在下面分栏中,第一栏是主要条目,第二栏则是必要的备注。
1、力学
(a)质点运动学基础。
质点位置、速度和加速度的向量描述。
(b)牛顿定律,惯性系统
可出变质量的题目。
(c)封闭和开放系统、动量和能量、功、功率。

  

  
(e)弹性力,摩擦力,引力定律重力场中的位能和功。
胡克定律摩擦系数(F/R=常数),静摩擦力和动摩擦力,位能零点的选择。
(f)向心加速度,多普勒定律。

  
(a)静力学,质量中心,力矩。
力偶、物体平衡条件。
(b)刚体运动、移动、转动,角加速度角动量守恒
只限于绕固定轴的角动量守恒。
(c)外力和内力,绕固定轴的刚体运动方程,转动惯量,转动物体的动能。
平行轴定理(Steiner定理),转动惯量的相加性。
(d)加速参考系,惯性力
不要求知道科氏力公式。
3、流体力学
不专对这一部分出题,但希望学生知道压力、浮力、和能量连续定律的基本概念。
4、热力学和分子物理学
(a)内能,功和热,热力学第一和第二定律
热平衡,与状态有关的物理量和与过程有关的物理量。
(b)理想气体模型,压力和分子动能阿伏伽德罗数,理想气体状态方程式,绝对温度。
也包括应用分子观点探讨液体和固体中的简单现象,如沸腾、熔化等。
(c)等温和绝热过程中,气体膨胀所作的功。
不要求证明绝热过程方程式。
(d)卡诺循环,热力学效率,可逆和不可逆过程,熵 (统计观点),玻尔兹曼因子。
熵是与路径无关的函数,熵的改变和可逆性,准静态过程
5、振动和波
(a)谐振动、谐振动方程式。
谐振动方程式求解,衰减和共振(定性)。
(b)谐波,波的传播,横波和纵波,线偏振,多普勒效应,声波。
行进波中的位移和波的图示法的理解,声速和光速的测定,多普勒效应(限一维),波在均匀和各向同性介质的传播,反射和折射,费马原理
(c)谐波的迭加,相干波,干涉,拍,驻波
知道波强与振辐的平方成正比,不要求做傅利叶分析,但是参赛者应理解复杂的波可由不同频率的简单正弦波合成。薄膜干涉及其它简单系统(不要求最后的公式),由副波迭加而成的波(绕射)。
6、电荷和电场

  
(b)电场、电位、高斯定律
高斯定律限于简单对称系统,如球、圆柱、平板等,电偶矩。
(c)电容器、电容,介电常数,电场的能量密度

  
7、电流和磁场
(a)电流、电阻、电源的内电阻欧姆定律,基尔霍夫定律,直流和交流的功和功率,焦耳定律
简单的电路,可含已知V-I特性的非欧姆器件。
(b)电流的磁场(B)、磁场中的电流,洛伦兹力
磁场中的粒子,如回旋加速器等的简单应用,磁偶矩。
简单对称系统,如直导线、圆环、长螺线管等。
(d)电磁感应定律磁通量楞次定律,自感,电感,磁导率,磁场中的能量密度

  
(e)交流电,交流电路中的电阻器、电感器和电容器,电压和电流的共振(并联和串联)。
简单交流电路,时间常数,对具体共振电路参数的最后公式不作要求。
8、电磁波
(a)振荡电路,振荡频率,反馈振荡。

  
(b)波动光学,单狭缝和双狭缝绕射,光栅和分办率,布莱格反射。

  
(c)色散和绕射光谱,气体的线光谱

  
(d)电磁波是横波,反射波的偏振,偏振器
偏振波的迭加。
(e)成像系统的分辨率。

  
不要求知道普朗克黑体公式。
9、量子物理
(a)光电效应,光子的能量和冲量
需要知道爱因斯坦公式。
(b)德布罗意波长,海森堡不确定性原理

  
10、相对论

  
(b)相对论性运动方程式,动量、能量、质能关系能量守恒动量守恒

  
11、物质
(a)布拉格公式的简单应用。

  
(b)原子和分子的能级(定性),发射、吸收、类氢原子的光谱。

  
(c)原子核的能级(定性),α-、β-、和γ-衰变,辐射的吸收,半衰期和指数衰减,原子核的组成粒子,质量缺损,核反应

  

实验部分

命题大纲的理论部分用做为所有实验试题的基础。实验试题中应含有测量。
附带要求:
(1) 参赛者必须认识到仪器会影响测量。
(2) 需具备有测量在A部分中所提及的各物理量的最常用的实验技巧。
(3) 需具备有常用的简单实验仪器的使用知识,如光标尺,温度计,简单的伏特计欧姆计、和安培计电位计,二极管,晶体管,简单的光学组件等等。
(4) 借助于适当的指导,有能力使用一些复杂仪器和装置例如双频道示波器,计数器,速率计,讯号和函数产生器,与计算器相连接的模拟-数字讯号转换器,放大器,积分器,电源供应器,三用电表(模拟和数字用)。
(5) 能适当地辨认误差来源并能估计出它们对最后结果的影响。
(6) 能分析绝对和相对误差,测量仪器的准确度,单项测量的误差,一系列测量的误差,由测量结果所导出的物理量的误差。
(7) 能适当选取变量,以转换成线性关系,并能找出配合实验数据点的最佳直线。
(8) 能适当地使用不同尺度的坐标纸(例如极坐标对数坐标纸)。
(9) 在表达最后结果和误差时,能取用正确的有效数字,并能正确地舍去不需要的数字。
(10) 知道实验室工作的一般安全准则(但如果实验装置在使用上有任何安全顾虑时,则应在题文中给予适当的警告)。[2]

中国首次参赛 编辑

中国于1986年接受国际物理奥林匹克的邀请,派出了3名高中生作为首次参赛的代表参加了第17届国际物理奥林匹克竞赛。此后每届均派出代表队参加。[1]
参考资料
词条标签:
社会事件 教育 奖项