物理竞赛

一、简述

由教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会、教育部高等学校物理学类专业教学指导委员会、中国物理学会物理教学委员会和高等学校国家级实验教学示范中心联席会主办的全国大学生物理实验竞赛（创新）每年5-12月举办。全国大学生物理实验竞赛（CUPEC）是目前国内挑战性最强、影响力最大的物理类竞赛之一，也是全国普通高校大学生竞赛排行榜中的国家级A类赛事，共包含教学赛和创新赛两个子赛事，旨在进一步激发大学生对物理学和物理实验的兴趣与潜能，提高大学生的知识综合运用能力、创新实践能力和团队协作意识。教学赛两年一届，于当年7月举行。赛制为邀请赛，以现场限时作答形式考查学生。创新赛每年举办，分为命题类、自选课题类和实验讲课类3个赛道。属于西安电子科技大学学科竞赛一览表(2021版)9.6项。

二、报名条件

全国高等学校秋学期在籍本（专）科学生。

三、赛道分类

部分获奖证书

部分获奖证书

部分获奖证书

附录1：2024年命题类题目，题目一般在每年1月份提前公布。

题目1：声波探伤

目的：

1）研究声波在固体中的传播特性；

2）制作一个利用声波进行探伤的实际应用装置或实验研究装置。

要求：

1）设计实验方案（含原理）；

2）制作一个实验装置；

3）结合实验结果，讨论声波参数对结果的影响以及适用范围；

4）讨论测量精度和不确定度。

题目2：光纤

目的：

研究光纤的特性，制作一种能够用于精密测量的光纤传感器。

要求：

1）设计一种光纤传感器，实现温度、浓度或振动（选择其中之一即可）的测量，给出设计原理；

2）制作一个实验装置；

3）结合实验结果，讨论该光纤传感器的主要静态和动态特性指标；

4）讨论测量精度和不确定度。

题目3：微弱磁场测量

目的：

研究测量微弱磁场的方法和手段，制作一个微弱磁场测量装置。

要求：

1）设计实验方案（含原理）；

2）制作一个实验装置，实现微弱磁场测量；

3）结合实验结果，讨论该方法的适用范围；

4）讨论测量精度和不确定度。

题目4：热力学第二定律

目的：

实现电或机械功率输出的“热机”，在此基础上探究热力学第二定律。

要求：

1）设计实验方案（含原理及物理模型）；

2）制作一个展示热力学第二定律的“热机”，其电或机械输出功率不小于0.5W；装置表面（可触摸到的）温度不高于50℃；

3）测量出该装置的最大输出功率和输出效率，讨论与卡诺循环的差异以及进一步提高效率的方法；

4）讨论测量精度和不确定度。

题目5：大学物理教学或实验微视频

目的：

制作一段可用于大学物理理论或实验课程辅助教学的微视频。

要求：

1）教学目标明确、主题突出、内容完整，物理原理正确、物理现象直观明显，原创性强，教学效果好，视频长度不超过3分钟；

2）视频声音和画面清晰，播放流畅，视频文件大小不超过60M；

3）大学物理理论课辅助教学微视频（实物或动画演示），主题要求围绕以下知识点：快速电子的相对论效应（动量与动能关系）、双振子（双原子分子振动模式）、能量的共振转移与共振吸收、尖端放电、磁屏蔽（模拟演示）、惠更斯原理（模拟演示）、近平衡态中的输运现象与宏观规律、电磁感应发射。

4）大学物理实验课辅助教学微视频，要求采用动画演示实验装置的调节原理与调节方法，主题要求围绕以下实验项目：迈克尔逊干涉仪实验、弗兰克-赫兹实验、塞曼效应实验、分光仪实验、全息干涉法测量微小位移实验、激光原理实验。

5）教学资源必须物理原理上正确，有良好的教学效果或者参考价值，有助于学生对有关内容有更深的理解和掌握，或者启发学生独立思考，甚至激发学生进一步学习、探究相关内容的兴趣。

附录2：“自选类题目”，共2个题目类型。

题目类型1：实验仪器制作、改进

要求:

参赛队伍可以根据自己的兴趣，设计制作一套新仪器/实验，或者改进一套旧仪器，制作或改进应突出对物理实验教学效果或者仪器性能的提升作用，例如，可以使物理图像/规律更直观、拓宽可研究/应用的范围等。本类别鼓励能突破“黑匣子”式教学仪器的参赛项目，设计上允许实验过程可调控、参数直观可测，以便实验者对内容有更清晰直观的理解和掌握。物理内涵偏少的电子制作、自动化控制类作品，不是本类别鼓励的方向。对源自科研前沿内容、前沿技术的教学实验/仪器设计，作品完成度上可以适当放宽要求。

题目类型2：教学资源开发（二选一）

1）利用信息技术（如动画等）制作一段不超过10分钟、100M以内的多媒体资源（如科普类的多媒体资源），以展示特定物理内容，使学生或大众对该内容有更好的理解和掌握；

2）自主开发一个仿真/模拟程序，允许操作者改变参数、可视化地输出仿真/模拟结果。本类别特别鼓励学生尝试基本物理过程计算模型的自主构建和数值计算核心模块的自主开发。

附录3 讲课类要求

1. 讲课内容从所在学校开设《大学物理实验》课程的相关教学内容中选取，视频设计和制作请对照《第十届大学生物理实验讲课竞赛评审标准》具体要求；

2. 参赛的讲课视频须为参赛学生的同步课堂教学实录，不建议过多的后期制作或渲染；

3.讲课视频中须出现参赛学生，不可出现指导教师；

4.视频中（包括讲课 PPT 等）不可出现校名、教师和学生信息等；

5.参赛学生穿着正装（不允许穿制服）；

6.参赛讲课视频讲课时长 16 到 20 分钟之间；

7.视频声音和画面清晰，分辨率为 720P，视频文件大小不超过 200M；

8.参赛作品由参赛学生所在学院（或系）主管领导审核确认后提交；

9.凡不满足以上相关要求的视频，将酌情扣除 5-10 分。

附录4 2023年命题类题目

题目1：不倒的杆目的：

1)研究物体/装置的平衡原理；

2)制作一个能够帮助杆在风力等作用下稳定不倒的实际应用装置或实验研究装置。

要求：

1)设计实验方案（含原理）；

2)制作一个实验装置，实现杆在风力等作用下的稳定不倒；

3)给出实验结果，量化抵御外部作用的能力，讨论不确定度。

题目2：热辐射

目的：

1)研究热辐射现象与规律；

2)制作一个和热辐射相关的实标应用装置或实验研究装置。

要求：

1)设计实验方案（含原理）；

2)制作一个实验装置；

3)给出实验结果，分析热辐射的规律；

4)讨论测量精度和不确定度。

题目3：导电性

目的：

研究某种物质的导电特性，并利用该物质制作一个实际应用装置；

要求：

1)设计实验方案（含原理）；

2)制作一个导电性测量实验装置；

3)测量特定物质的导电特性，给出实验结果，讨论测量精度和不确定度；

4)利用该物质设计制作相关实际应用装置或实验研究装置。

题目4：复杂结构的衍射与干涉

目的：

设计、制作或采集复杂结构，研究其衍射与干涉特点；（复杂结构指的是常规结构之外的结构；常规的单孔、双孔、单缝、双缝、周期性多缝不属于复杂结构)

要求：

1)设计实验方案（含原理）；

2)设计、制作或采集复杂结构；

3)测量、研究复杂结构的衍射与干涉特点；

4)给出实验结果，并讨论测量精度和不确定度。

题目5：大学物理教学微视频

目的：

制作一段可用于大学物理理论或实验课程辅助教学的实物或动画演示微视频。

要求：

1)教学目标明确、主题突出、内容完整，物理原理正确、物理现象直观明显，原创性强，教学效果好，视频长度不超过 3 分钟；

2)视频声音和画面清晰，播放流畅，视频文件大小不超过 60M;具体格式要求参见视频格式要求。

3)视频主题要求围绕以下知识点：角动量守恒，双振子，热机，内聚力，静电屏蔽，涡流，偏振，波粒二象性。

附录5 2022年命题类题目

题目1透明液体浓度测量

目的：

1) 设计制作一种表征并测量透明液体浓度的装置；

2) 测量透明液体浓度。

要求：

1) 设计实验方案(含原理）；

2) 制作一个实验装置；

3）给出实验结果讨论测量精度和不确定度。

题目2：声音定位

目的：

1) 探究基于声音探测的定位原理；

2) 制作一个利用声音探测定位的实际应用装置或实验研究装置。

要求：

1) 设计实验方案(含原理）；

2) 制作一个实验装置，实现声源物体的准确定位；

3）给出实验结果，信号及噪声处理，讨论测量精度和不确定度。

题目3：冰的导热系数

目的：

1）搭建实验装置，测量冰的导热系数；

2）研究温度、杂质对冰的导热系数的影响。

要求：

1）设计实验方案（含原理）；

2）制作一个实验装置；

3）给出实验结果，分析温度、杂质对结果的影响；

4）讨论测量精度和不确定度。

题目4：量子化能级测量实验仪

目的：

搭建量子化能级测量的实验装置，并对特定物质的量子化能级进行测量。

要求：

1) 设计实验方案（含原理）；

2) 制作一个量子化能级测量的实验装置；

3）测量特定物质的量子化能级；

4）给出实验结果并讨论测量精度和不确定度。