如何规划物理竞赛?物理竞赛应该如何学习?

邀请学员学生:James
高中:北师大实验中学
录取院校:康奈尔大学物理
主要荣誉:
英国物理奥赛(BPhO)银奖
加拿大滑铁卢物理竞赛(SIN)全球前150
太空城设计大赛(ISSDC)亚洲站第一

我眼中的高中物理学习

首先,同学们对物理的概念一定要十分清晰。虽然各位有意向参加物理竞赛的同学在初中阶段都应该接触过物理,但是初高中的物理学习内容还是有很大区别的。初中物理的内容有限,也不成体系,和数学的联系也没有高中和大学物理一样紧密。所以,同学们在决定选择物理方向和准备物理竞赛之前,一定要尽可能地多了解高中和大学的物理知识。我个人在上了高中后就感觉颠覆了自己之前对于物理的认知,并且因此才开始喜欢上物理。

高中物理的学习主要包括力学,电磁学,声光热学和近代物理四个板块。由于对知识量的要求不同,力学和电磁学还是占主导位置。声光热学由于分别要求都不是很多,故将它们拼成一个板块。基本上所有类型的国外竞赛都会考察所有四个部分的内容,所以建议同学们尽快开始提前学习后面的声光热学知识,并且适当进行课外扩展阅读。推荐同学们大致阅读一下《费曼物理讲义》。这本书里不仅仅讲明白了知识,还把概念之间的互通性和关联性解释得很好。

倘若你想参加物理竞赛,那么...

我主要的物理竞赛经历集中在:美国物理奥赛(“物理碗”)、英国物理奥赛(BPhO)、普林斯顿大学物理竞赛(PUPC)。这是留学生公认的含金量较好的三项物理竞赛。

美国物理奥赛(Physics Bowl, 俗称“物理碗”)是一项每年3月底举办的,在美国大学申请中含金量相当高的比赛。比赛根据参赛选手的年级不同,分为Division1和Division2,高一年级同学建议参加D1组别的比赛。物理碗比赛的试卷由50道题构成。按照规则,同学们在45分钟内完成40道选择题即可获奖。考虑到答题时间和数量的关系,物理碗竞赛的整体难度适中(我们一般认为比赛时间长、题量少的竞赛难度较大。例如,某些竞赛规定参赛选手在3小时内完成5道题)。

考虑到题目难度分布,我建议答题时可以选择性答题:数学功底不是很强,或是做题速度慢的同学可以选择完成前40题,因为前十题的计算量很小,这样可以预留时间给后面的题目。对于数学基础扎实的同学,他们就可以选择完成后40道题。在评奖的时候完成两种题目的同学会分开评奖。只要同学们对公式足够熟悉,对概念的掌握足够精确并且能够灵活运用,这些题就构不成大问题,只需要大家把握好时间就可以。

英国物理奥赛(BPhO)是近几年关注度越来越高的物理竞赛。其含金量高主要源于两方面原因:其一、英国物理奥赛是英国国内组建国际物理奥赛(IPhO)的选拔测试。其二、英国物理奥的命题方之一为牛津大学物理系,这为申请目标是牛剑的同学们提高了学术背书。竞赛时间一般是在十一月初,比赛结果在第二年一月公布。与物理碗不同,英国物理奥赛的测试分为两个部分。每个部分的题目总分超过50分,但同学们可以选择完成其中满分50分的题目。在完成两个部分50分的题目之后,两个部分的分数相加进行评奖。

英国物理奥赛的题目难度要高于物理碗。其中涉及到很多数学知识的应用,尤其是微积分的使用。因此,如果有微积分基础的同学,可以尽早(高一上)参加英国物理奥赛,提前设定获奖的目标。倘若同学们并未提前学习微积分的知识,最佳的参赛节奏是:高一上学期试水;高二上学期获奖。另外,英国物理奥赛的物理考查范围很广,题目难度相当于AP物理C力学和电磁水平。如果没有刻意提前准备,同学们很难抓住这次机会。所以这更加说明了早开始,超前学习物理知识的重要性。

另一项人气较高的物理竞赛是普林斯顿大学举办的普林斯顿物理竞赛(PUPC)。它被誉为“高中阶段难度最高的物理竞赛”。比赛时间和BPhO时间接近,均在十一月初(比赛组委会一般会把BPhO和PUPC的比赛时间错开,这位学生备考和参赛提供了便利)。普林斯顿物理竞赛全卷只有五道大题,而每一道的难度都很大。一般情况下做对两道大题就可以获奖。在普林斯顿物理竞赛中任何物理学题目都可能会被考察。参赛者想获奖就要有着比大多数参与物理竞赛的同学们都广泛的知识面和非常扎实的数学基础。所以一般只建议接受过系统的物理学竞赛培训的同学们参加。所以,同学们最好的获奖机会仍然是在高二上学期,获奖难度可见一斑。

作为过来人,我想对刚接触竞赛的你们说...

和大多数一样,我在高中以前基本上是一个物理竞赛小白,甚至连竞赛题都没见过。高一上学期,我逐渐喜欢上物理课,之后我便开始逐步了解物理竞赛。第一次打比赛是参加高一下学期3月的物理碗。由于知识储备不够,自然也就是打个酱油。之后我便开始学习AP微积分BC,其目的是给物理竞赛打好数学基础。在这一年的剩下的时间里也还参加了国际太空城设计大赛,F1 in school,CYPT等物理工程类比赛。这些相关的竞赛让我逐步认识到了竞赛的挑战性。之后参加BPhO之前由于活动压力大,准备时间并不是很充足,在比赛时在做题速度上跌了跟头,只获得了银奖。第二年的物理碗,也就是一般物理竞赛生最应该努力的比赛,也不幸因为疫情而取消。好在5月中寻我在参与加拿大滑铁卢物理竞赛时获得了全球Top 150的奖项,才得以在申请时有相对拿得出手的奖项。

虽然最后的申请结果还不错,但是我仍觉得我学习物理和数学知识的时间可以再早一点。 物理竞赛因为赛事较多,而每一项赛事的难度也有很大的不同,这使得其知识上的天花板比校内课程要高很多。这是一个逐步自我挑战的过程。同时,在规划竞赛时,我显得比较佛系,没有能够抓住最好的获奖机会。学弟学妹们做好这两点,就能在物理竞赛中取得优异表现。

最后在给同学们一些关于物理学习方面的小建议:随着我们越来越多的学习物理学这门学科,我们会逐渐发现物理学科不仅仅是一门自然科学,而是一门描述世界本质的语言。在与数学和逻辑学密不可分的同时,物理其实也与哲学和美学息息相关。希望同学们在学习物理时也能善于发现这些比题目更能引发我们思考的内容,这样不仅能够激发我们对物理学的兴趣,也能让我们对物理学有一个更加全面的理解。

美国物理碗简介

“物理碗”高中物理竞赛由“美国物理教师协会” AAPT 主办,试题由协会注册的大学物理教授和教学经验丰富的高中物理老师组成理事会进行出题和评审。该项赛事是美国具有非凡影响力的高中物理竞赛,每年全球 11 个国家超过 500 所著名高中参加。在比赛中获得高分者备受 普林斯顿大学、斯坦福大学、哥伦比亚大学、芝加哥大学、宾夕法尼亚大学、牛津大学、剑桥大学等世界名校认可。

【竞赛报名/项目咨询+微信:mollywei007】

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