物理竞赛题范文精选

我国举行的物理竞赛有很长的历史，但晚于国际物理竞赛的历史传统.所谓竞赛就是竞争比赛，是高手的对决，是智力的拼搏.不管国内还是国际的物理竞赛，都对整个物理科学的发展产生推动作用.但随着教育理念的转变等各种外在因素的影响，物理竞赛也在发生着改变.

一、物理竞赛的意义

物理是一门历史悠久的自然科学，其庞大而又严密的知识体系使从事物理的研究者拥有更多他人敬佩的目光，尤其是参加了物理竞赛的学生，他们常常是所在团体中的佼佼者.物理竞赛的参赛者不仅要熟知广博的自然科学知识，还要具有灵活将科学知识转化为解决实际问题的能力，也就是认知与实践能力.

物理竞赛在1984年从我国开始发展到现在，越来越受到大众的批评.但是事务的存在有其不合理性也就必然存在其合理的方面，虽然受到诸多的批评和不谅解，但是依然有很多专家学者支持这种方式作为现代中国人才教育培养的一部分.

从整体意义上来说，物理竞赛能够推动我国物理事业的整体发展.竞赛是竞争的本质，竞争必然导致优胜劣汰，这也是自然生存和生物进化的规律.物理竞赛就是对物理专业领域人才的选拔和推动进化的过程.推动的力量获得了进化，整个物理事业也就会随之进化，这也是我国物理事业追求国际先进的要求.

从个体意义上来说，物理竞赛能够促进学生自我能力的提升.通常学校对参赛者的培养是一个长期的、特殊的、高强度的培养过程，他们要承受比普通学生更多的压力.主要表现在更丰富的学科知识内容，更庞大的知识网络体系，更复杂的思维运作程序，更严格的教育要求等等.同时在心理方面，还要能够承受来自学校、老师、家长期望的压力.所以参加物理竞赛对于学生个体既是能力的提高，也是耐压能力的锻炼.

二、物理竞赛的主要过程

不论是国际的还是国内的物理竞赛，主要包括理论命题和实验考查两大部分，其中理论命题所占比分更重.物理竞赛有两个较为明显的特点：考试时间特别长，通常为3到5个小时左右；考试内容特别难，有时参赛者普遍得分较低.例如1996年全国中学生物理理论竞赛的决赛，参赛者普遍只得三十分左右.在比赛的过程中，大脑长时间处于高度集中的状态，对正处在长身体的中学生是一个不小的挑战.

近几年的初中物理竞赛中的物理图象题,突出了对考生应用数学知识解决物理问题的能力的考查。物理图象类题型虽不复杂,但考生对图象的认识是分散的、不完整的,需要通过专题教学,使学生的思维上升到相互关联的、整体的认知水平,才能帮助学生更好地应对这类试题。

一、横、纵坐标轴

认识图象时,首先要从横、纵坐标轴开始,弄清两条坐标轴各代表什么物理量,了解物理图象反映的是哪两个物理量之间的相互变化关系。

例 如图1所示,这是在不同时刻测量一段(随温度发生均匀变化的)镍铬合金线的电阻值的R-t测量图象,与时刻t1相比,时刻t2的温度较__________(选填“低”或“高”)。

解析 从图1中图线的走势看,随着时间的延长,合金线的电阻越来越小,又因为导体的电阻随其温度的降低而减小,所以时刻t2的温度比时刻t1的温度低。

二、斜率

图象中某一点切线的斜率一般对应着一个新的物理量,例如路程随时间变化的s-t图象中的斜率表示物体在该点时的瞬时速度v,写成一般式为:斜率==新物理量的大小。

例 用图象可以表示物体的运动规律。图2甲、乙中表示物体做匀速直线运动的是_________段,表示物体处于静止状态的是__________段。

通过全国中学生物理竞赛,老师和学生不断地探索,得到了一些有效的辅导方法,如苏州科技学院物理系的居津、刘宏则注重在物理解题中培养学生的科学思维能力;浙江杭州外国语学校沈启正老师则注重物理竞赛辅导过程的素质教育价值。总结前人的辅导经验和研究结果,对培养物理竞赛问题解决能力起到一定的指导作用。

一、 对高中生进行模型思维能力的训练是提高竞赛学生问题解决能力的关键

物理学所研究的对象是极其复杂的,对于每一个研究对象来说,它涉及的因素是相当多的。因此,为了研究物理问题的方便和易于探究物理事物的本质而从复杂的物理现象或物理过程中抽象出研究对象的简化描述或模拟即物理模型,我们把这种科学抽象和概括的智力操作过程称为物理建模,通过建模可以抓住问题的主要方面,排除非本质因素的干扰,舍弃次要因素与无关因素,从而便于寻求客观事物的本质特征。经过物理建模之后,物理过程就得到了简化、纯化和理想化,使人们得以更加形象、简捷地处理问题,物理模型是形成物理概念、建立物理规律的基础。

在物理竞赛辅导中教师不但要重视定理、定律的教学,而且还要引导学生对经典问题建立相应的物理模型,让他们在遇到实际物理问题时,能迅速、准确地搜索相应的模型信息,从而把难题肢解,迅速降低难度。换言之,反应块引起的块状思维往往可以在知识和难题之间架桥,往往可以解决由认知向复杂思维过渡的问题。反应块兼有知识和思维的双重性,是非常重要和难能可贵的。因此,教师在平时就应注重学生的物理模型的建构。只有这样,在解决实际复杂问题时,才会使问题和大脑中的有关模型信息产生共鸣,学生才会大胆使用块状思维,使问题显得轻而易举。因此对竞赛学生进行模型思维能力的训练,是提高竞赛学生问题解决能力的关键,也可以说整个物理竞赛辅导的过程实质上是物理模型思维能力的训练的过程。

二、 把模型思维能力训练同解题技巧与方法的训练相接合

对于一些特定的竞赛题,人们在长期的问题解决实践中,己形成了一些特定思维方向,总结出一些特殊的解决方法,掌握这些特殊的技巧,将会加速解题速度,减少解题失误,提高解题效率。在物理竞赛问题解决活动中,特殊的方法、技巧是很多的,如理想化方法、微元法、等效法、估算法、对称法、图像法、极值法、虚拟法、类比法等。但是由于掌握这些方法的难度较大,在常规的课堂教学中它们渗透得较浅易,要求学生的实际运用不多,尖子生往往吃不饱,提高竞赛学生问题解决能力的另一个重要方法是对学生进行解题技巧与方法的训练。

为此,我们在平时的辅导中就要不断渗透解题技巧与方法的指导,例如,力学中有关运动和力、功与能等问题常常需要及时地、多次地变换参考系使之简化;电学中有关求静电场里的电荷分布或电场情况,常需采用虚拟法,利用对称性解决;光学中的很多光路问题通常用近似法化简;热学中的气体状态变化问题常借助图像解法及图形变换;原子物理中有各种类天体模型及各种碰撞模型的运用等等。

三、 提高学生实验设计及操作能力是提高竞赛学生问题解决能力的必由之路

摘要：对一道有关质点运动规律的物理竞赛题目进行了解析，突出了物理量的矢量性和分量形式，强调了微积分方法在大学物理中的应用，旨在启发学生规范解题。

关键词：大学物理；竞赛试题；微积分

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）02-0180-02

在2013年上海理工大学大学物理竞赛中，选取了一道试题，题意如下：已知空间同时存在均匀电场（电场强度为E），均匀磁场（磁感应强度为B）和的重力场（重力加速度为g），且三者方向相互垂直。一质量为m、带正电荷q的质点在此空间运动，保持速度的大小在运动过程中不变。（1）说明此质点作何种运动（无须求出运动的轨迹方程）。（2）若电场和磁场在某时刻突然同时消失，并且将此时（即电磁场刚要消失时）的动能称为初始动能，那么，已知该质点在此后的运动过程中的动能最小值为其初始动能的一半，试求在电磁场刚要消失时，质点速度在三个场方向的分量。

当时提供的参考解答如下：

（1）如图1所示，建立直角坐标Oxyz，其中电场方向沿着Ox轴，磁场方向沿着Oy轴，而Oz轴与重力方向相反。根据洛仑兹力公式 =q × [1]可知，磁场对质点的作用力垂直于磁场方向，位于Oxz平面内；另外，重力方向向下，电场力方向沿着x轴正向，因此在y轴方向质点不受力，由此可知质点沿y方向的分速度（包括大小和方向）不变；依题意，质点速度的大小在运动中是恒定的，故质点在Oxz平面内的分速度大小也一定是恒定不变的；其次，质点速度大小保持不变，意味着合力做功为零，而洛仑兹力对质点不做功，因此，电场力和重力对质点所做的功也为零，由此可推断质点在Oxz平面内的分速度垂直于电场力和重力的合力，而电场力和重力的合力的方向在运动中是不变的，故此分速度的方向保持不变。综上所述，质点速度的方向保持不变的，因此质点在给定的三个场中做匀速直线运动，其轨迹在Oxz平面内且垂直于电场力和重力的合力。

（2）设电场和磁场都存在时质点速度大小为v0，题中所要求的速度在三个场方向的分量分别用v0x、v0y和v0z表示。根据问题（1）中的分析，质点作匀速直线运动，这意味着质点所受合力F等于0。将此合力也分解为三个分量Fx、Fy和Fz，则有

F =qE-qv B=0，得v = （1）

一般来说,物理竞赛题比较难,竞赛题的压轴题则更难。因此,有的同学望而生畏,不敢面对;有的同学反复迂回,无从下手;有的同学浅尝辄止,半途而废,如此等等。在这里向同学们介绍“五步速成法”,希望对同学们有所帮助。

一、典型问题示例

(2008年全国初中应用物理知识竞赛) 频率的电磁波波长很短,通常称为微波,微波能沿直线传播,在遇到金属材料时能发生反射;遇到玻璃、塑料、陶瓷等绝缘材料时可以穿透;遇到含有水分的蛋白质、脂肪等介质时可被吸收,并将微波的电磁能量变为内能。

人们熟悉的手机就是利用微波进行通讯的,GSM手机的工作频率一般为900 MHz/1 800 MHz波段。使用手机通话时,微波会对人体产生一种“加热效应”,微波频率越高,人对其能量的吸收率就越高,危害也就越大。下表提供了某种型号手机的技术参数:

(附:670 mAh表示若输出电流为670 mA,则可以放电1个小时。)

请根据这些技术参数和微波的上述特性解决下列问题:

(1)手机的最大工作电流约是多少?在300 min通话时间内手机的平均功率为多少?

(2)请列举两项减小手机微波辐射危害的措施。

x-t图象是运动学中处理物理问题的有效手段，若能在实际问题中使用得当，将会使有些复杂问题化繁为简，化难为易.同时使运动规律和物理本质凸显出来，学生也因此豁然开朗，思路清晰，柳暗花明.本文将利用x-t图象例解两道25届物理竞赛题.笔者在竞赛教学中，曾用这两题测试学生，学生往往茫然不知所措.物理教学不仅要教给学生知识，更重要的还在于训练学生的思维方法.

题1（25届预赛第8题）在一条笔直的公路上依次设置三盏交通信号灯L1、L2和L3，L2与L1相距80 m，L3与L1相距120 m.每盏信号灯显示绿色的时间间隔都是20 s，显示红色的时间间隔都是40 s.L1与L3同时显示绿色，L2则在L1显示红色经历了10 s时开始显示绿色.规定车辆通过三盏信号灯经历的时间不得超过150 s.若有一辆匀速向前行驶的汽车通过L1的时刻正好是L1刚开始显示绿色的时刻，则此汽车能不停顿地通过三盏信号灯的最大速率m/s.若一辆匀速向前行驶的自行车通过L1的时刻是L1显示绿色经历了10 s的时刻，则此自行车能不停顿地通过三盏信号灯的最小速率是m/s.

答案8.2，1213.

分析本题是与实际生活关系较为密切的一道好题，对红，绿灯的亮灯时间和亮灯次序做了限制，对汽车，自行车的运动也作了规定，这些可称之为条件约束.如何处理呢？我们可设法将各种限制条件有机组合起来，将各种条件组合到x-t图象上，则问题迎刃而解.

具体做法将三盏交通信号灯L1、L2和L3位置坐标标在x轴上，将三盏交通信号灯L1、L2和L3的亮灯时间标在时间轴上.以L1灯显示绿色为计时零点，如图1，粗线条处为显示绿色亮灯时间，细线条处为显示红色亮灯时间.汽车能不停顿地通过，同时速度要尽可能大，由此作出汽车x-t图象，x-t图象斜率要尽可能大，并同时不能穿越红灯亮的时间段，如图1左边一条线，

v=120 m60 s=2 m/s.

同样道理，自行车能不停顿地通过三盏信号灯的最小速率，如图1右边一条线，x-t图象斜率要尽可能小，自行车速度不可小于

120 m150 s=0.8 m/s.

例题如图1所示，滑块A置于水平面上与动滑轮相连，一根轻绳绕过两滑轮后固定在C点，动滑轮下方的轻绳水平，当以速度v拉绳头时，滑块A沿水平面向右运动，求当轻绳BD与水平面夹角为α时，则物体A运动的速度是多大？

分析该题属于牵引类问题，由于题目中细绳与动滑轮有夹角，因此要正确找出速度之间的关系并不容易.

解法一运动的合成与分解

根据牵引类问题的特点，任何时刻绳BD段上各点沿绳的速度均与绳头速度v相同.令滑块A向右移动的速度为vA，由轻绳的运动特点可知，相对于滑块A，绳上的B点是以速度vA从动滑轮中抽出的，即满足vBA=v（1）

根据运动的合成，在沿绳BD方向上，B点的速度应是该点相对于滑块A的速度vA与滑块A相对于静止细绳的速度vAcosα的合速度，即

v=vBA+vAcosα（2）

由（1）、（2）可得vA=v1+cosα（3）

该种解法虽然过程比较简单，但需要在抓住轻绳运动特点的基础上，灵活地选取参考系来解决问题，对学生的能力要求较高.

在历年物理竞赛中时常出现估算类试题.所谓估算，就是根据物理数据对所求物理量的数值进行大致计算.解答的方法是先将研究对象适当理想化，突出主要因素，摈弃次要因素，运用相关物理知识和规律对问题进行综合判断与分析，迅速求得结果.这类试题注重的是灵活运用物理知识解答相关问题时所采用的方法正确，并不追求数值的精确.下面结合实例介绍这类试题的常见类型与解答方法.

一、采用近似计算

近似计算是对数据在允许的范围内作出的合理和粗略的描述，采用近似计算来处理估算问题，其计算结果并不影响结论的正确性，仍能满足题目的需要.运用此法由于抓住问题的主要方面，忽略次要因素的影响，因此能简化求解过程，避免复杂数字计算，快速得出结论，这也是运用此法灵活处理竞赛试题的妙处所在.如标准大气压取105Pa，g取10N/kg，在两电阻阻值相差悬殊的情况下，R1远大于R2时串联总电阻可取R1，并联总电阻可取R2.

例1 如图1电路，由估算可知，通过毫安表的电流约为_____毫安，通过安培表的电流约为_____.

（1996年全国初中应用物理知识竞赛试题）

解析：本题中电阻个数多，既有串联又有并联，阻值相差悬殊，显然不便直接用公式求出串并联总电阻的准确数值，而且本题要求估算得出通过电流表的电流大约为多少，不要求数值精确，故可采用近似计算进行灵活处理.

二、根据平日观察选取数据进行估算

很多估算题所需数据与日常生活紧密联系，如人体自身的某些数据，常见物体的长度、面积、体积、质量、温度、速度的数据及取值范围等，在估算题中常被采用，而题中一般不明确给出．解题时要根据平时的观察和了解，对研究对象选取适当数据，进行估算．

初中应用物理知识竞赛关于声现象的主要知识点有：

一、声音的产生

声音是由物体的振动而产生的，发声的物体称为声源，固体、液体、气体都可以发声，都能成为声源。

例1 有四个实验现象：A.将正在发声的音叉接触水面，水面溅起水花；B.吹响笛子。手指按住不同的孔，发出不同的声音；C.吊着的大钟上固定一支细小的笔。钟敲响后。将纸在笔尖下迅速水平拖过，纸上出现弯曲的图线；D.锣发声的时候，用手按住锣面，锣声消失。能够说明声音产生的条件的实验是____（填入序号）。

解析：实验中的水、笔、纸是为了显示物体的振动。而“用手按住锣面”是为了阻碍物体的振动，这都是为了探究声音产生的条件；吹响笛子。手指按住不同的孔。发出不同的声音。这是为了改变发声体的长度，研究声音的音调。

答案：A、C、D

二、声音的传播

声音在固体、液体、气体中都能传播，所以把固体、液体、气体称为传声的介质。声音传播依靠介质。声音在真空中无法传播。声音在不同的介质中传播的速度是不同的。

【摘要】物理和数学这两门学科之间有着紧密的联系。数学是物理研究的基础学科，数学的一些思路和方法不仅可以巧妙的解决物理问题，而且还能够表现出对数学知识的应用和反馈。本文通过一些数学方法在高中物理中竞赛中的典型应用实例来加以说明，并与同学共勉。

【关键词】数学思路 数学方法 物理应用

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）36-0152-01

在物理学科学习过程中，数学的应用极为广泛，不仅物理规律和定理的确定与推理都需要数学的参与，而且高中物理竞赛过程涉及到很多数学思路和数学方法。根据物理问题的实际情况和所给条件，恰当运用数学方法进行分析、表达，既丰富了物理问题的分析思路，更为复杂物理竞赛问题的处理提供了简捷、方便的解题途径。巧妙运用数学工具可以使物理竞赛题目大大简化，有利于迅速准确解决物理竞赛中的问题。

一、韦达定理在物理中的应用

一元二次方程中根与系数的关系定理，通常称韦达定理，它是应用十分V泛的定理，而在高中物理竞赛中也可以巧用。

本例中准准确判断石头的速度垂直其位置矢量时，石头距离原始位置最远，进而得出 时刻的二次方程，这是巧妙运用韦达定理的关键一步。

二、几何极值在物理中的应用