新书推介 | 美国物理奥赛试题详解

ISBN：978-7-03-068422-6

作  者：鞠国兴

出版日期：2021年3月

美国物理奥林匹克竞赛 (简称为 USAPhO) 始于 1986 年， 是为选拔代表美国参加国际物理奥林匹克竞赛的参赛者而设立的， 由美国物理教师协会和美国物理学会举办。 

该竞赛分为两个阶段。第一阶段是预赛， 称为“F = ma 考试”(F = ma contest)， 一般有 25 道题， 全部是力学问题， 考试时间为 75 分钟。2018 年开始又分为 A、 B 两部分， 每部分均有 25 题。这个阶段的试题采用多项选择的形式， 主要是概念题和一些需要进行简单运算的计算题。预赛在每年的一月份进行。第二阶段称为“半决赛考试”(semi-flnal exam)(现也称为美国物理奥林匹克竞赛)， 分为 A、 B 两部分， 均为计算题。A 部分有 4 道题， 在 2018 年之前 B 部分有 2 道题， 2018 年以后增至 3 道题。两部分考试时间均为 90 分钟。通常， B 部分综合性更强， 难度更大。近年， 半决赛考试时间安排在 4 月初。第二阶段的考试需要使用微积分， 涵盖除光学外普通物理学的其余部分: 力学、电磁学、热力学、流体力学、相对论、波动力学、核物理和原子物理等。在第一阶段考试后选出约 400 名优秀学生；经过第二阶段的测试， 成绩位于前 20 名的学生将有资格进入马里兰大学的训练营， 在此进行大量理论、实验方面的培训， 同时参加一系列的测试， 从中确定 5 名参与国际物理奥林匹克竞赛的合适人选。

美国物理竞赛试题非常注重对基本概念的理解；注重问题的物理分析， 物理原理和定理定律的正确使用；也注重物理图像的体现， 具体问题的建模过程或与实际问题的联系。为了引导学生进行正确的分析和有步骤地处理问题， 计算题往往分为数个小问题， 逐步深入或扩展。对于数值计算、误差处理、近似方法和相关技巧， 试题也给予了一定程度的重视。值得特别注意的是， 虽然问题涉及的范围是在普通物理层次上的， 但是求解过程并不涉及大量繁复的计算。因此， 这些试题不仅适用于参加物理竞赛、自主招生的高中学生， 同样也适合学习普通物理课程的大学生， 有助于他们巩固和深化理解所学知识， 掌握处理问题的方法， 提高综合应用所学知识的能力。

本书选编自历年美国物理奥林匹克竞赛试题并给出了详细的解答，分为力学、热学、电磁学、光学、近代物理五大部分。这些试题既有传统的典型问题， 也有一些涉及背景知识和类型新颖的问题，涉及定性分析、解析计算、近似计算、数值计算、估算和误差分析等多种求解问题的方法。试题注重对物理概念的理解， 处理方法的正确使用， 物理原理的灵活运用。试题解答过程中注重了规范性、方法性和技巧性。部分试题提供了多种解法， 以体现解题的灵活性。为与国内中学生物理竞赛以及自主招生考试有效地衔接起来， 对部分试题作了适当的拓展， 或者在解答中补充了相关的背景知识。

可作为参加国内中学生物理竞赛、自主招生考试的学习辅导书， 也可作为中学物理教师以及学习普通物理的大学生的教学参考书。

鞠国兴，南京大学物理学院教授，先后获得“国家级教学成果一等奖” “宝钢优秀教师奖”， 编写或参编了《理论力学学习指导与习题解析（第二版）》,《朗道力学解读》,《经典力学》,《力学(下册)》(第4版, 修订), 《物理学大辞典》(编委, 撰写力学和数学物理方法部分词条),《量子力学朝花夕拾 (第二辑)》(副主编)等, 翻译了《现代统计力学导论》,《热物理概念(第2版)》, 朗道《力学》等. 多年参与江苏省物理学会组织的中学生物理竞赛夏令营和冬令营的教学工作, 以及物理竞赛的阅卷工作。

（1）精选试题。选取有一定综合性或难度， 或者可进行扩展的预赛试题，以及全部半决赛和四分之一赛的试题。

（2）一题多解, 方法多样。解答过程完整、详细、规范、灵活, 涉及定性分析、解析计算、近似计算、数值计算、估算和误差分析等。

（3）贴合国内物理竞赛要求。求解中没有回避微积分的使用，注意了与部分理论物理内容的衔接,  这与近年来国内中学生物理竞赛的新要求一致。

（4）全面拓展。 对一些题目补充了说明或进行了相关知识点的扩展， 以期可以全面、深化理解问题， 或者学习不同的处理方法。

下图中楷体为拓展内容

（5） 形意结合。增加了许多说明性的图形， 使得对问题相关的处理过程更易理解，物理图像更加清晰。

他山之石，可以攻玉；

一题多解，开阔视野；

附注说明，清晰概念；

模块分类，更显系统。