国际物理奥林匹克竞赛的竞赛大纲

如题所述

第1个回答  2016-05-27

(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。 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。   (d)能量守恒、线动量守恒、冲量。   (e)弹性力,摩擦力,引力定律,重力场中的位能和功。 胡克 (f)向心加速度,多普勒定律。   2、刚体力学 (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 (a)电荷守恒,库仑定律。   (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。 (c)安培定律。 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。   (f)黑体,斯特藩-玻尔兹曼定律。 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 (a)相对论原理,速度的相加,相对论性多普勒效应。   (b)相对论性运动方程式,动量、能量、质能关系,能量守恒和动量守恒。   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    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(例如极坐标和对数坐标纸)。
(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)。