物理科学实验论文(物理科学小论文高中)

 

视觉中国供图

将两颗葡萄放进微波炉里加热，会引发爆炸？一条科普短视频引起了南京金陵中学胡馨元、余星瑶、陈昭融三名高中同学的兴趣。

我们一开始并不相信。但老师告诉我们，这是一种物理现象，（实验）成功的话就会出现炫酷的等离子火花。余星瑶说。

于是，这个由葡萄引发的科学现象，成了三名同学的研究课题。经过实验研究、理论分析，他们交出了一份关于葡萄的等离子现象的科学论文，在刚刚落下帷幕的第十四届丘成桐中学科学奖比赛（以下简称比赛）中斩获物理金奖。

长期以来，人们印象里的中学生总是背着大书包，在学校和家的两点一线中穿梭，似乎只知道埋头学习。如今，一些中学生在生活中思考科学问题，迈出了探索未知世界的步伐，在晦涩的学术世界中，他们正在用自己的观察和思考点亮一个又一个火花。

玩转小生活背后的大科学

两颗葡萄引发的科学问题并没有那么简单。在确立这一研究目标后，三名科研工作者经历了无数次的失败。

一开始，我们买了台微波炉，买了一些葡萄就准备做实验了。结果发现总是不成功，因为我们不知道微波炉要调到什么样的温度，也不知道葡萄之间要间隔多远。胡馨元说。

要达到实验的效果，就连葡萄的选择也有门道，甚至盛放葡萄的器皿，两个葡萄之间的距离都需要精确计算。在物理老师的指导下，三名同学的科研路距离成功越来越近。

终于有一天，理想中的等离子火花出现了，三个人激动得大叫起来。胡馨元回忆道，从开始到实验成功，我们用了几个月的时间。实验和探索的过程非常有趣，经常是切葡萄、量尺寸、调微波炉、录视频、观察现象，不知不觉就是一整天。

实验成功并不代表课题的完成，在这之后，同学们又开始紧锣密鼓地查资料、写论文。最终，三名同学的成果从比赛中脱颖而出。

在日常生活中，旧衣物无处不在，这引起了北京二中国际部高三学生刘翼鹤的注意。

从初中开始，他就留意生活用品回收的问题。我观察到，一般的小区可能会有回收废品的地方，但是很少有回收旧衣物的地方。这些旧衣物怎么才能再利用呢？我查阅了很多资料，向很多相关老师咨询，后来想到用一种化学方法将废旧衣物进行循环利用，让它们变为‘新衣服’。刘翼鹤说。

研究的过程需要大量的实验和理论学习，从高二开始，刘翼鹤把自己所有的课余时间都用在了这一课题上。甚至没有了刷手机的时间。他笑着说。

最终，这项名为通过化学方法回收废旧涤纶织物的研究夺得了比赛化学银奖。刘翼鹤表示，目前获奖的只是其阶段性成果，他的下一步目标是申请专利并争取量产，未来，我也希望自己可以在化学或生物的道路上继续学习。

在社会问题中交出中学生方案

在社会问题中，一些中学生不仅善于发现问题，还试着用自己学到的知识解决问题。

来自北京师范大学实验中学的曾韵霏是一个自带国际范儿的女孩。从初中起，她就参与学校里的模拟联合国，关注全球气候变化问题。最近，她更是将研究角度聚焦到当下热门的电动车领域。

上了高中后，我开始和老师学习一些有关绿色经济的问题，后来我们家正好要买车，我了解到了关于电动车的有关政策。一些电动车价格便宜是因为有政府补贴。但我认为这不是一个长久之计，未来应该用别的方式帮助电动车适应市场，真正推动环境保护和绿色发展。曾韵霏说。

于是，曾韵霏开始学习相关政策背景、数学和经济学理论等多方面的知识，历时几个月，最终完成了一篇名为《税收政策和碳排放额度：传统内燃机车管制理论》的论文，并夺得了比赛经济金融建模金奖。

这两年，新冠肺炎疫情打乱了很多人的生活节奏，来自山东省实验中学的解天佑深有体会。

我的妈妈在齐鲁医院工作。疫情发生时，他们医院有很多医生去武汉支援。我在聊天中发现了一个问题，医院和隔离区需要大量的消杀工作。这项工作，机器人作业总是比人工作业要安全一些。解天佑说。

空调制冷量什么意思怎么计算？制冷量是空调的一个重要指标，是指空调进行制冷运行时，单位时间内从密闭空间、房间或区域内去除的热量总和，法定计量单位W。

那么，如何实现机器人代替人工进行消杀呢？

解天佑发现，目前很多机器人的硬件是比较完善的，但软件系统还有提升的空间。机器人在进行消杀工作时，应该去哪些房间，如何进行路线规划，都需要一个高效的软件进行调度安排。

这里面有两个问题，一个是优化调度问题，一个是路径规划问题。解天佑说。

说干就干，解天佑和同学刘至理一起，利用自己学习的计算机知识，为这些机器人设计模拟路线软件。

这并没有那么容易。刘至理发现，自己曾经学过的编程软件并不能满足设计需求。

我们在学校学的是Java，但能实现我们想法的是Python，因此我们需要重新学习。我们一边问老师同学，一边在网上学习教学视频，终于把这个软件做出来了。刘至理说。

最终，两人合作完成的《隔离病区多消杀机器人作业优化调度与路径规划》获得了比赛计算机类银奖。两名同学表示，在抗击疫情的过程中，每个人都在贡献自己的力量，作为学生，他们同样希望可以用自己学到的知识，为抗疫作出一些贡献。

在科学世界里熠熠发光

谈及自己的研究项目，来自华南师范大学附属中学的刘子灏说出的内容让人不明觉厉：我提出了素数定理一个新的证明方法。利用在积分下取微分的方式来处理logζ(s)在s=1处的留数积分，这是一个更加直接的素数定理解析证明。

这篇论文从提出问题到完成只花了一个星期的时间，但在这之前，刘子灏在解析数论领域已有一年多的学习、探索和积累。从去年6月起，他就先后阅读了不少国际知名数学家的著作。

在学习过程中，我发现前人对素数定理的证明都使用切比雪夫函数作为工具。好奇心驱使我寻找其他方法。刘子灏说。

在某内容平台上，刘子灏将自己整理的《读懂黎曼猜想》系列文章陆续发表出来，他本人也成为该平台大V，拥有3万粉丝。

今年4月的一个晚上，刘子灏在教室做数学推导，突然灵感闪现，找到了这个证明素数定理的新方法。他在网上初步搜索，发现此前尚未有人使用过这一方法，紧接着他又进行了更大规模的文献检索，最终确定这是一种新方法。

于是我用一周时间写成了论文，之后请一位解析数论教授审阅，获得认可。知网查重的结果是0重复率，这也让我对工作的原创性充满信心。我还把论文投给了2021年国际数学与应用数学国际会议期刊，并被录用。刘子灏说。

总决赛时，刘子灏的方法引起了清华大学数学科学中心主任丘成桐院士的注意。

丘先生问我，对黎曼猜想研究中的数值方法是否了解？一年以来我在解析数论领域里阅读了诸多文献，我感觉自己回答得很好。刘子灏说。

获奖后，这些熠熠发光的科学少年并没有停下自己前进的脚步。

刘至理说：一开始，我最感兴趣的是数学，解天佑最感兴趣的是物理。高中以后，我们发现，无论什么学科，计算机都是一个非常棒的工具。未来，我们都会往计算机方向继续深造。

对于大多数的普通用户来说，一部拥有不错拍照性能的智能手机已经完全可以代替曾经的普通单反照相机了。

曾韵霏表示，这次的研究只是一个阶段性成果，她也将就这一研究深化下去，完善变量和函数。未来，曾韵霏打算出国深造，她的目标是美国斯坦福大学。

我非常关心气候变化、低碳经济与绿色发展。此次获奖向我们传递了科学家对全球气候变化的高度重视。希望越来越多的中学生关心环境保护，学习相关知识，为社会作出贡献。曾韵霏说。

中青报·中青网记者 叶雨婷 来源：中国青年报

生活当中很多朋友都会将隔离开关和断路器混为一谈，认为是同一种东西，但实际上这两者之间是有非常大区别的。