中國大學生物理學術競賽

中國大學生物理學術競賽(China Undergraduate Physics Tournament，簡稱CUPT)源自國際青年物理學家錦標賽(International Young Physicists' Tournament，簡稱IYPT) 。

IYPT的競賽模式是由物理學家尤諾索夫(Evgeny Yunosov)於1979年最早提出的，最初被莫斯科大學用於選拔優秀學生。IYPT賽題都是貼近實際生活的開放性物理問題，並在競賽一年前公佈，其主要目的是訓練學生針對實際物理問題進行合作研究、發表觀點和進行辯論的能力，並特別強調團隊協作、開放思維和表達能力。由於在範圍和理念上與國際物理奧林匹克競賽(IPhO)有着顯著區別，IYPT得到了各國物理教育學家廣泛認可，並被推廣到各國大學生的物理競賽中。自1988年第一屆正式比賽在莫斯科舉辦以來，IYPT吸引了國際上40多個國家與地區的參與。作為當今國際上最有影響力的年度物理學競賽之一，IYPT又有“物理世界盃”之稱。

隨着2010年3月《國家中長期教育改革和發展規劃綱要( 2010—2020年) 》的頒佈和實施，“素質教育是教育改革發展的戰略主題”、“堅持能力為重”等要求為中國高校的人才培養提出了明確的要求，中國部分高校認真研究了IYPT的理念和競賽方式等各環節，充分認識到這種形式的競賽有別於中國高校傳統的科研訓練，對提高大學生的創新意識、創新能力、協作精神和實踐能力具有積極的意義。經過認真討論，各高校一致認為，IYPT的競賽模式有必要在中國高校中進行推廣，因而決定舉辦中國大學生物理學術競賽。這項賽事得到了教育部領導的關注與支持，並被列入中國物理學會物理教學指導委員會的工作計劃。2016年5月，隨着我國改革發展進入攻堅期和轉型期，中共中央、國務院印發了《國家創新驅動發展戰略綱要》，提出到2020年進入創新型國家行列、2030年躋身創新型國家前列、到2050年建成世界科技創新強國“三步走”目標，並部署了包括“建設高水平人才隊伍，築牢創新根基”在內的八大戰略任務。習近平總書記在全國科技創新大會上提出了“弘揚創新精神，培育符合創新發展要求的人才隊伍”等五點要求。 ^[1-2]  李克強總理在高等教育改革創新座談會也指出：“對學校來説，首先是培養人才，這是學校的根本任務。當前，關鍵還是要有創新的意識，要有實踐的能力，這都是和創新緊密相連的。所以，我覺得這些基礎研究，怎麼樣培養創新的意識非常重要。” ^[3]  CUPT在人才培養和協同創新方面的價值與新時期我國的發展理念是高度契合的，值得總結、完善和推廣。

CUPT是一項以團隊對抗為形式的物理競賽，它以協同創新為根本理念，旨在提高學生綜合運用所學知識分析解決實際物理問題的能力， 培養學生的開放性思維能力。比賽題目新穎開放，其中有不少問題源自《科學》(Science)、《自然》(Nature)這樣的旗艦綜合期刊，以及《物理評論快報》(PRL)、《現代物理評論》(RMP)這樣的物理學頂級雜誌。參賽學生就這些實際物理問題的基本知識、理論分析、實驗研究、結果討論等進行辯論性比賽。CUPT不僅可以鍛鍊學生分析問題、解決問題的能力，培養科研素質，還能培養學生的創新意識、團隊合作精神、交流表達能力，使學生的知識、能力和素質全面協調發展，同時注重加強青年學生之間的友誼和交流。CUPT同時也促進了國內物理學本科教育改革，近年來，部分高校將低年級本科生的科研訓練課程和大學物理實驗課程與CUPT的備賽有機結合起來，取得了較好的成效。 ^[4-6]  這種比賽形式為我國各高校之間進行交流、共同探討高素質物理人才的培養模式提供了一個很好的平台，本項賽事既可以納入國家理科基地的能力培養項目，也可以在我國“拔尖學生培養試驗珠峯計劃”實施過程中起到非常大的推動作用，更為新時期統籌推進世界一流大學和一流學科(雙一流)建設，和創新型國家建設提供了人才培養方面的有力支持。

CUPT競賽淡化錦標意識，側重高校學子間的學術交流。在賽場上，團隊之間各抒己見、友好討論、展示風采、相互學習、共同提高。在競賽期間，主辦方邀請包括諾貝爾物理學獎得主、中國科學院院士在內的國內外著名物理學家進行學術報告，舉辦各類物理交流活動，增進了各高校物理師生的。CUPT已經發展成為我國高等院校規模最大、規格最高的物理類本科生年度學術交流盛會。

楊國楨（中國科學院院士，中國科學院物理研究所）

葛墨林（中國科學院院士，南開大學陳省身數學研究所）

趙光達（中國科學院院士，北京大學理論物理研究所）

朱邦芬（中國科學院院士，清華大學高等研究院）

邢定鈺（中國科學院院士，南京大學物理學院）

張傑 （中國科學院院士，中國科學院大學物理科學學院）

構成：委員若干、秘書長 1 人。

產生辦法：委員由上屆全國競委會協商，包含 3-4 個在 CUPT 中工作出色的高校，及上一年度、當年和下一年度承辦高校的物理教學負責人組成，另設秘書長 1 人。

職責：負責競賽發展規劃和相關競賽指導工作。

委員單位：北京大學、清華大學、中國科學院大學、中國科學技術大學、南京大學、復旦大學、上海交通大學、浙江大學、南開大學、南方科技大學、中山大學、山東大學、武漢大學、哈爾濱工業大學、西安交通大學、蘭州大學、吉林大學、東北大學、華中科技大學、天津大學、同濟大學、四川大學、北京師範大學、華中師範大學等全國高等院校。 ^[7] 

構成：召集人 1 人，委員若干。

產生辦法：召集人為 CUPT 指導委員會秘書長，委員為當年參賽各校代表(必須參與當年競賽,擔任領隊或裁判)，要求每校選派 1 名代表(當年和一下年度主辦校可選派 2 名)，代表一經選定一般不做調整。

職責：各委員負責本校的 CUPT 的相關事宜，全國競賽委員會負責競賽規則審議，競賽規則解釋及競賽題目確定等相關問題的決議。全國競賽委員會每年召開一次會議(安排在比賽期間或賽後一天，具體時間由當屆地方組委會安排)，商討並決定比賽的具體事宜。

構成及產生：委員會的組成由當屆 CUPT 的承辦方決定，需在競賽前至少 3 個月公佈。

職責：負責組織承辦當年 CUPT，同時牽頭決定以下事宜，確定參賽的註冊費，確定參賽高校、裁判人數以及和觀摩人員人數，確定比賽的具體時間；根據比賽規則做好比賽技術服務。

構成：裁判長 1 人，成員若干。

產生：每年調整一次，由競賽 CUPT 指導委員會推薦產生並經全國競賽委員會認可，要求至少參與過 3 屆競賽裁判工作或當年和一下年度主辦校裁判代表，熟悉競賽規則，評分公平準確。

職責：競賽期間負責賽前裁判培訓,負責競賽規則解釋和爭議解決，負責賽場裁判安排和裁判主席選定；負責受理競賽投訴、核實及記錄工作，負責修訂評分細則供全國競賽委員會討論。

競賽題目

中國大學生物理學術競賽題目參考同年國際青年物理學家錦標賽題目，在力、 熱、光、電等物理分支下共設17個題目。 ^[8] 

參賽隊組成與報名

（1）參賽以團隊為單位報名，不接受個人報名。

（2）每支隊伍由 5 名本科學生組成（不限年級，但競賽過程中不能更換），和 1 名領隊組成，領隊可以是學生或教師。

（3）全國各高校均可組織隊伍參賽，原則上每所高校派出 1 支參賽隊。

競賽流程

本項競賽以普通話為工作語言，以抽籤分組、團隊辯論的方式進行。賽前通過抽籤分組，每支隊伍參加五輪預選對抗賽，每輪對抗賽由三支或四支隊伍參加。抽籤過程中要避免兩隊重複相遇。五輪預選對抗賽優勝者進入決賽。每一輪對抗賽分為三個或四個階段，若有三支隊伍參加，這三支參賽隊在不同的階段扮演三種不同角色，即：正方、反方和評論方，進行三個階段的比賽。若有四支隊伍參加，則這四支參賽隊扮演四種不同角色，即：正方、反方、評論方和觀摩方，進行四個階段的比賽。每一輪對抗賽中角色的轉換順序如下：

三支隊伍參加比賽時：

四支隊伍參加比賽時：

每一階段定時50分鐘，具體流程如下：

對抗賽中對不同角色的要求

對抗賽中對不同角色的要求：正方就某一問題做陳述時，要求重點突出，包括實驗設計、實驗結果、理論分析以及討論和結論等。反方就正方陳述中的弱點或者謬誤提出質疑，總結正方報告的優點與缺點。但是，反方的提問內容不得包括自己對問題的解答，只能討論正方的解答，評論方對正反方的陳述給出簡短評述。觀摩方不發表意見。在每一階段的比賽中，每支隊伍只能由一人主控發言，其他隊員只能做協助工作，可以和主控隊員交流，但不能替代主控隊員進行陳述。在每一輪對抗賽中每個隊員最多隻能作為主控隊員出場兩次。作為正方，在一支隊伍的全部比賽中，每個隊員作為主控隊員進行陳述次數不能超過三次。

題目挑戰和拒絕規則

在同一輪對抗賽中，題目不能相同。反方可以向正方挑戰任何一道題目，但有以下情況除外：

A 正方在先前比賽及本輪中已經拒絕過的題目

B 正方在先前比賽及本輪中已經陳述過的題目

C 反方在先前比賽及本輪中已經拒絕過的題目

D 反方在先前比賽及本輪中已經陳述過的題目

如果可供挑戰的題目不足五道，則上述限制按照DCBA的順序予以解除。在一支隊伍的全部比賽中正方對於可供挑戰的題目，總計可以拒絕三次而不被扣分，之後每拒絕一次則從正方的加權指數中扣去0.2分。累計拒絕六次，將不計名次，不參與評獎。

競賽期間隊伍的行為

在物理競賽中，希望隊員之間相互合作，鼓勵隊員在遵守規則的範圍內幫助他們的隊友。

在充當正方、反方或評論方角色時，只有主控發言，其他隊員可以：

a 傳遞具體的問題和具體的答案（包括對評委的提問的回答）

b 在整個比賽中提供語言方面的支持

c 幫助完成實驗演示或提供技術上的支持（比如幫忙進行電腦演示）

d 給發言隊員傳抵紙條

e 在討論期間對特殊的爭論點給予補充説明（每次只限一名隊員發言）

評分及成績

在一輪對抗賽中，每一次階段賽過後，每位裁判就各隊承擔的角色表現打分，分數為1至10分的整數分數，裁判組的平均分數作為該階段賽的成績（角色成績），計算參賽隊的一輪比賽成績時，不同角色的加權係數不同：

正 方： × 3.0（或者少於3.0，見競賽規則）；

反 方： × 2.0 ；

評論方： × 1.0 。

各參賽隊在一輪對抗賽中的成績為各階段賽成績的加權總和，並把結果四捨五入保留一位小數。各參賽隊的總成績為該隊在所有五輪對抗賽中取得的成績總和。以參賽總成績進行排名。

各參賽隊在一輪對抗賽中的成績為各階段賽成績的加權總和，並把結果四捨五入保留2位小數。各參賽隊的預選賽總成績為該隊在所有五輪對抗賽中取得的成績總和。以預選賽總成績進行排名，前三名進入決賽。如果預選賽總成績相同，則以各隊贏得的對抗賽場次數目決定。在所有五輪預選對抗賽中均獲得成績最高的隊伍如果未能進 入前三名，作為第四支隊伍進入決賽。

注：加權方法：（（最高分+最低分）/2+其他分數）/（裁判數-1）

評分標準

説明：

機動分數用來補償隊伍表現的總體印象。

總分只能給整數分。

決賽

以預選賽總成績進行排名，前三名進入決賽。如果預選賽總成績相同，則以各隊贏得的對抗賽場次數目決定前三名。如果所有五輪預選對抗賽中均獲得分賽場成績最高並且沒能進入前三的隊伍，其中總成績最高的一支隊伍作為第四支隊伍進入決賽。進入決賽隊伍的角色順序由預選對抗賽的總成績確定，成績由高到低分別擔任競賽角色順序由高到低。例如：隊伍依成績由高到低，分別擔任角色順序表中隊 3，2，1(或隊 4，3，2，1)。決賽名單公佈後四小時內，決賽隊伍確定自己陳述的題目。如果題目相同，預選賽總成績高的隊伍有優先選擇權。題目確定後立即公佈。

排名與獎勵

競賽團隊獎:

1、特等獎：進入決賽的隊伍和其他沒能進入決賽的五輪預選對抗賽中均獲得分賽場成績最高的隊伍；決賽第一名獲得獎盃。

2、 一等獎：在所有參賽隊中排名前 20%(四捨五入)除去獲特等獎隊伍獲一等獎。

3、二等獎：在所有參賽隊中排名前 50%(四捨五入)除去獲特等獎和一等獎隊伍獲二等獎。

4、 三等獎：其餘完成比賽隊伍獲得三等獎。如有兩參賽隊預選賽總成績相等,則以各隊贏得的對抗賽場次數目決定。每支獲獎隊伍及領隊授予相應的證書。

示例：如一共 51 支隊伍，產生了預選賽前三名，另有 2 支隊伍在五輪預選對抗賽中均獲得分賽場成績最高分，其中較高分的一隊進入決賽，則 4 支隊伍進入決賽，這樣有 5 支隊伍獲特等獎，一等獎的隊伍數為51*20%-5=5.2，取整數 5；二等獎的隊伍數為51*50%-5-5=16，第 11 名到 26 名獲得二等獎，其餘獲得三等獎。

競賽個人獎五項，每項 3 人：

1、 最佳選手獎,要求做過正、反、評三個角色的報告人，按加權係數計算報告得分後總分最高的 3 人。

2、最佳女生獎,要求女生，按加權係數計算報告得分總分最高的 3 人。

3、最佳正方獎，正方報告人總分最高的三人。

4、 最佳反方獎，反方報告人總分最高的三人。

5、最佳評論方獎，評論方方報告人總分最高的三人。

觀摩

參賽學校除參賽教師和隊員外可以申請觀摩人員，但每個學校限定 2 個觀摩名額。

1、競賽裁判由各高校教師擔任，原則上每個參賽高校最多可派 3 名裁判，同時競賽組委會可以邀請非參賽高校教師作為獨立裁判。

2、每場競賽由 5-7 名裁判組成的裁判組評判，裁判由教師擔任，並回避該校隊伍參賽的競賽，同時每個裁判儘量避免多次裁判同一支隊伍。

為了保證競賽公平公正地進行，組委會制定瞭如下規則。每位裁判小組的主席都要儘可能嚴格執行本規則。

1、主席自我介紹，然後讓評委做自我介紹，最後讓參賽隊伍的隊長介紹他們的隊伍成員。

2、提醒所有的參賽隊員遵守基本的禮節和正確的科學討論原則。

1、在每個比賽階段開始時，介紹每個參賽隊的角色。

2、題目確定後，各方的報告人將姓名寫在黑板上，或者在報告的PPT中顯示出報告人姓名。

3、比賽過程中，只允許各隊在本隊隊員陳述的階段進行錄像和錄音。

4、由裁判主席宣佈某一環節結束。準備環節結束後，下一環節的計時立即開始。在陳述階段結束後，裁判主席可以允許讓發言者做最後的陳述，但時長不超過15秒。

5、在報告的準備環節，如果出現意外的技術問題，裁判主席可以決定延長這一環節的時間。

6、需要使用電實驗設備(筆記本電腦除外)的隊員，要得到組委會的事先批准後方可使用，裁判主席負責執行該決定。

7、裁判主席要嚴格控制各環節時間，包括裁判員提問時間，如果裁判員的問題已超時，裁判主席可以讓裁判員停止提問。如果隊員回答問題已超時，裁判主席可以讓其停止回答。在時間限制的問題上，主席對隊員和裁判員要採用相同的標準。

8、如果比賽現場有人打斷比賽的順利進行，裁判主席可以讓其離開。

9、如果懷疑隊員和其他非隊員有交流情況，某階段結束後應立即向組委會22報告。

10、在出示分數之前，裁判主席應核實所有裁判員是否都已把自己的分數寫在評分表上，並準備好打分牌。

11、如果裁判員所打的分數為所有分數中唯一的最高分和最低分，主席要要求該裁判員在整個階段比賽打分結束後做簡單的解釋。

12、如果裁判員嚴重或反覆違規，主席要向裁判長報告。

1、嚴格按照“CUPT評分表”各項指標評分。

2、在競賽期間，裁判員應全神貫注的注意隊員的表現，不允許交頭接耳， 也不允許和現場其他人討論。

3、只有在裁判提問環節，評委才可以提問或評價隊員。

4、裁判員的提問要簡單明瞭，不得評價隊員的表現；問題的答案應簡單明 了，不得對隊員的答案做出評論。

5、一次提問的時間不得超過 15 秒，一次回答的時間不得超過 30 秒。在其 他裁判員也有問題的情況下，一位裁判員最多隻能提問 2 個問題。

6、每位裁判員的分數要客觀公正，必須考慮整個過程中所有隊員的表現， 包括回答和討論。

7、在出示分數之前，所有裁判員必須將自己的評分寫在評分紙上面。裁 判主席應核實評分是否恰當，核實以後評分不得更改。

8、如果在所有裁判員打分中只有一個最高分或最低分，該裁判員要在比賽 打分階段結束後做一個簡單的解釋。

9、各位裁判核對成績記錄單上的分數，核對無誤後簽名。

裁判打分後不得更改。

參賽隊如對裁判評分由異議，可書面向裁判委員會提交投訴。

裁判委員負責對投訴進行核實，如裁判在判罰中出現明顯有失公正和錯誤評分可對裁判做出暫停或終止其裁判資格處罰，但不改變當輪成績。

2010年7月22日—26日，第一屆中國大學生物理學術競賽在南開大學舉行，南開大學、南京大學、浙江大學等12所高校參加了本屆競賽，若干所高校派出代表對競賽進行了觀摩。教育部高教司司長張大良、南開大學黨委書記薛進文出席了開幕式並講話。中科院院士、陳省身數學研究所副所長兼理論物理研究室主任葛墨林為獲獎選手頒獎。 ^[9] 

2011年8月15日—20日，第二屆中國大學生物理學術競賽在南京大學舉行，南京大學、北京大學、清華大學、南開大學、上海交通大學、浙江大學、中國科學技術大學等23所高校參加了本屆競賽。與首屆競賽相比，本次競賽增設了決賽環節。南京大學副校長談哲敏教授致歡迎辭並宣佈競賽開幕。

2012年8月18日—23日，第三屆中國大學生物理學術競賽在北京師範大學舉行，全國35所高校的36支代表隊參加了本屆競賽，北京大學、南開大學和電子科技大學經過激烈角逐進入了決賽，最終北京大學奪冠。教育部高教司理工處李茂國，北京師範大學副校長陳光巨出席了開幕式。

2013年8月12日—17日，第四屆中國大學生物理學術競賽在蘭州大學舉行，全國38所高校的39支代表隊參加了本屆競賽，最終南開大學、北京大學和哈爾濱工業大學以五輪對抗賽總成績排名前三進入決賽，另有北京師範大學因在所有五輪預選對抗賽中均獲得所在分賽場的最高成績而作為第四支隊伍進入決賽。比賽期間，組委會主席許京軍介紹了中國大學生物理學術競賽歷程，中科院院士吳嶽良作了題為“物理學的主旋律與挑戰”的學術報告。 ^[10] 

2014年8月19日—23日，第五屆中國大學生物理學術競賽在華中科技大學舉行，全國38所高校的39支代表隊參加了本屆競賽，最終南開大學、北京大學和南京大學以五輪對抗賽總成績排名前三進入決賽，另有哈爾濱工業大學因在所有五輪預選對抗賽中均獲得所在分賽場的最高成績而作為第四支隊伍進入決賽。哈爾濱工業大學代表隊利用光的反射原理得到類似全息立體圖案，獲得評委一致好評，奪得本次比賽的冠軍。中科院院士、華中科技大學副校長羅俊出席了開幕式並講話。值得一提的是，參加本屆競賽的電子科技大學物理電子學院2012級本科生任瑞龍、逯羣峯對本屆賽題之一的“巧克力液固相變遲滯現象”進行了充分的後續研究，其發表的教學研究論文《巧克力相變中的滯後》成功入選著名SCI教學期刊《歐洲物理雜誌》2016年度Highlights。 ^[11] 

2015年8月19日—24日，第六屆中國大學生物理學術競賽在國防科學技術大學舉行，全國48所高校的49支代表隊參加了本屆競賽，參賽師生約600人，總比賽場次達81場，另有國內21所高校的師生觀摩了本屆賽事。最終中國科學技術大學、南京大學、南開大學、浙江大學和哈爾濱工業大學進入決賽。哈爾濱工業大學成功衞冕，成為CUPT歷史上首支蟬聯冠軍的隊伍。 ^[12] 

2016年8月13日—18日，第七屆中國大學生物理學術競賽在西安交通大學舉行，全國64所高校組成的65支隊伍參加了本屆競賽，另有16所高校的師生觀摩了本屆賽事。最終哈爾濱工業大學、南開大學，浙江大學進入決賽。南開大學大學奪得本次比賽的冠軍。西安交大副校長鄭慶華，西安交大理學院黨委書記鄭元鎖、工程坊主任王晶等出席開幕式。西安交大黨委常務副書記王小力，教育部大學生物理課程教學指導委員會副主任陳強等嘉賓出席閉幕式併為獲獎選手及團隊頒獎。 ^[13] 

2017年8月13日—18日，第八屆中國大學生物理學術競賽於2017年8月在哈爾濱工業大學舉行，全國74所高校組成的75支隊伍參加了本屆競賽，另有26所高校的師生觀摩了本屆賽事，參與高校達到了百所。黑龍江省物理學會與哈爾濱工業大學物理系共同承辦本屆賽事，並得到黑龍江省科學技術協會、哈爾濱工業大學本科生院支持。復旦大學、南開大學、哈爾濱工業大學、西安交通大學進入了本屆國賽的決賽，哈爾濱工業大學最終問鼎。閉幕式上，2004年諾貝爾物理學獎獲得者、加州大學聖塔芭芭拉分校教授、美國物理學會現任主席大衞・格羅斯向來自全國各高校的廣大師生作了題為“我的物理生涯——從夸克到弦”的精彩演講，併為獲得競賽單項獎的同學們頒發了榮譽證書和獎品。 ^[14]  值得一提的是，同期播出的央視大型科普娛樂節目《加油!向未來》中出現的節拍器耦合實驗，正是本屆CUPT的賽題之一。 ^[15] 

第九屆中國大學生物理學術競賽將於2018年8月在山西大學舉行。據悉，由於大賽規模及影響力不斷擴大，從下屆比賽開始，CUPT將引入地區賽。國賽規模將控制在60支隊伍左右，進入上一屆比賽前50%的高校將直接進入下屆國賽，其餘參賽隊伍將通過全國華北、東北、華東、中南、西南、西北六大地區賽選拔得出，每個地區可推薦4所高校，主辦方將根據自身情況選派1-2支隊伍參賽。 ^[16] 

注：年份斜體表示奪冠時為東道主。

詞：

CUPT CUPT

物理精英同歡聚。

理論分析推陳出新，

實驗操作攻堅克難。

競爭友誼合作發展，攜手並肩勇往直前。

格物窮理展風采，朝氣蓬勃不言敗！

偉大祖國崛起快，立業建功向未來！

曲：

見參考資料 ^[17]  。

歷屆賽題均參考同年國際青年物理學家錦標賽指定題目，比賽時應以英文原版為準。以下翻譯僅供參考，感謝參與貢獻的翻譯者。

部分2012-2013年CUPT的參考解答已由World Scientific於2014年出版。 ^[18] 

1.電磁炮

螺線管可以用來發射一個小球體。使用電容器為螺線管提供能量。以一個以50V為最大電壓的電容器製作一個裝置。探究球體速度的界限和如何是球體速度達到上限。

一滴水懸掛在縱向水管的出口處，用一束激光去照射，觀察屏上呈現的圖像。研究並解釋圖像的結構。

用兩個巨大的鋼球在一個軟材料薄片（例如一張紙）處碰撞，會在這片材料上“燒”出一個洞。研究這種效應在不同材料上的體現。

在一個圓形的水槽中製造一個肥皂膜。當把一個帶電物體放在旁邊時會使肥皂膜變形。探究該物體帶電的方位和電性如何影響上述效應。

一個塑料格柵蓋在一個盛有水的圓柱形容器頂部。在格柵上面蓋上蓋子，把容器倒置過來。在蓋子移開時水不會落下來的前提下，格柵的最大孔徑是多少？

一個兩邊掛有重物的金屬線被橫置在一個冰塊上，金屬線可能會自動地從冰塊中穿過。探究這一現象。

7.兩個燒瓶

兩個相同的燒瓶（一個是空的，另一個盛有水）分別連接着一根通向一個低處蓄水池的軟導管。兩個燒瓶都被加熱到100攝氏度並保持在此温度一段時間。當加熱停止，燒瓶正在冷卻時，水從導管中被吸了上去。探究在哪一個燒瓶中水會較快的被吸上去，哪一個中的水位最高。加熱的時間如何影響這一效應。

一個透明的圓柱形容器裝滿了一種液體（例如水），一束水流從容器中流出來。放置一個光源，使光束水平地射入液體流。探究在何種情況下這束水流可以像光纖一樣。

當把一個豎直的圓柱體被放置在一束豎直流下的水流之中，這束水流在掉下來之前可以沿圓柱體的圓形底面流到另一端。解釋這種現象並探究相關 參數。

當風吹過水麪時，會產生明顯的波紋，如果水面被一層油膜蓋住，水面的波紋就會減小。探究這一現象。

相比於濕的沙子，在乾燥的沙子上面行走感覺更柔軟，然而，含有大量水分的沙子會重新變得濕硬。探究影響沙子柔軟程度的相關因素。

12.濕毛巾

如果拍動一條濕毛巾（我猜應該是用濕毛巾去抽打一個堅硬物體），會產生像用鞭子抽打一樣的劈啪聲。探究這一現象。為什麼濕毛巾會比干毛巾發出更響亮的聲音。

13.尖叫的棒子

用兩個手指拿起一個鐵棒，並（用某種方式）敲打它。探究手指所拿的位置和敲擊的位置如何影響發出的聲響。

14.磁體彈簧

兩塊磁體，一個放在另一個的上邊。這樣其中一個（下面那個）就被固定住，另一個可以豎直的移動，探究這塊磁體的振動。

15.紙質風速計

當把一個薄紙條放在流動的空氣中時，可能會聽到一種聲音。探究如何依據這種聲音推斷風速。

一個螺旋的彈簧，一端被固定着，圍繞着一個豎直的軸轉動，探究彈簧自由端掛重物和不掛重物時彈簧的伸長。

17.開爾文滴管

製造一個開爾文滴管，測量它能產生的最大電壓，探究它所依賴 的相關因素。

決定將一塊膠帶從水平表面上拿下來需要的力。研究其中的有關參數。

桌上的餐具在洗完後，變乾的情況不同，研究其中的有關參數。

在本生燈中點燃一團火焰置於兩片帶電、平行的金屬板。觀察火焰的運動情況。

找出乾燥的麪條在掉落堅硬地板後不斷裂的情況。

製作一個模型車，以有彈性的充氣玩具氣球作為動力源。找出決定小車運動距離的相關參數並求出小車能運動的最大距離。

在一個充滿液體的容器中會發生熱傳遞。如果容器繞垂直軸旋轉，這個現象會發生什麼變化呢？

把一個塑料杯倒置並輕敲它的底部，研究當杯子的開口在水面上方和下方時的發聲情況。

當第一塊被移動時，一排多米諾骨牌按順序倒下，這就是著名的多米諾效應。當一排骨牌被漸漸抬高，研究能量轉移是如何發生的並確定骨牌的尺寸限制。

當一根炙熱的金屬絲被插入一杯表面上漂浮着粉末的水時，粉末會迅速的移動.。研究會改變粉末移動速度的參數。

10.法拉第堆積

當一個裝有一些小球的的容器在1到10赫茲的頻率範圍內上下垂直振動，所謂的法拉第堆積就發生了。探究這個現象。

在杯子中裝滿水並用手拿住杯子。如果你從上方看玻璃的內壁，你會發現你只能透過玻璃看到非常亮兒清晰的指紋。研究並解釋這個現象。

一個由一個旋轉的磁性頂部和一個裝有磁鐵的盤子構成的玩具。玩具的頂部會懸浮在磁性盤子的上方。在什麼情況下你才能觀察到這個現象？

一個小燈泡發出的熱能和光能的比例是怎樣由給小燈泡的電壓所決定的？

在水平桌面上放置一張紙並在紙上放置一個圓柱形物體，把紙拉出，觀察並研究圓柱體的運動狀態直到它停止運動。

設計製作一個裝置，使用每平方米80克的A4紙，使其儘可能慢地從2.5米高處掉向地面，可以使用少量膠水。研究會產生影響的相關參數。

現有一個蓋有玻璃紙的玻璃罐。一根折得很緊的紙管（長度4-5釐米）從玻璃紙插入罐中，周圍密封，管子水平向東。如果有人點燃管子的外面那頭，會有濃煙進入罐子。探究這種現象。

傳説海盜在海上即使是陰天也能用電氣石導航。學習如何使用偏光材料導航，這個方法的準確的如何？

1.高斯加農炮

相同的鋼球和一個強磁鐵排成一列而且位於無磁性管道中。另一個鋼球向它們滾來然後和最後的球碰撞。在這一列的另一端的球被以一個驚人的高速彈出。優化磁鐵的位置來獲得最好的效果。

當一段線繩（例如，尼龍）的自由端綁上了一個小重物然後旋轉的時候，有一個獨特的噪聲發了出來。研究噪聲的源頭和有關參數。

有一長串珠子，把足夠長的部分拉過燒杯邊緣，釋放它。由於重力，這線的速度增加。在某個特定的時刻線繩不再接觸燒杯邊緣。調查並研究這現象。

如果一個高電壓加到兩個連着的燒杯中的液體，就有可能形成一個液體橋。調查這個現象（高電壓必須在適當的監督下使用--檢查當地法律）。

照亮一個水箱。當在水錶面有波紋的時候，你可以在水箱底部看到明亮和黑暗的部分。研究波紋和明暗部分的聯繫。

6.啄木鳥玩具

一個啄木鳥玩具表現出一種震盪的運動。調查並解釋玩具的這種運動。

7.圖釘

一個圖釘（大頭針）漂在水錶面並靠近另一個漂浮的物體，圖釘受到一個引力。調查並研究這個現象。是否可能通過一個相同的機制而受到一個斥力？

當有大量泡沫出現時物體是否可能漂在水上？研究一個物體受到的浮力怎樣取決於泡沫的存在？

在一個磁鐵上豎直放置一個硬幣。相對於磁鐵傾斜硬幣然後釋放它。硬幣可能會摔倒到磁鐵上或者還原到它的豎直位置。研究並解釋硬幣的運動。

把一個瓶子裝上點液體。把它放倒在一個水平面上並推它一下。這個瓶子可能會首先向前移然後在它停止之前擺動。調查這個瓶子的運動。

11.平流

有兩個大的水平的並排的透明平板，用液體填上它們之間的小縫隙並在一個平板的中間製造一個小洞。如果一種不同的液體通過小洞注進去的話調查在那個小區域內的液體的流動

紙燈籠通過一個蠟燭飄浮。設計並製造一個僅由一個茶燈供能的燈籠，而且花最短的時間（從點燃蠟燭）飛到一個垂直的2.5米高度。調查有關參數的影響。（請小心！不要創造產生火災的機會！）

衝着一塊冷玻璃表面呼吸以便水蒸氣在上面冷凝。透過有霧的玻璃看一盞白燈然後你會看到在中央模糊的白點周圍出現了有顏色的環。解釋這個現象。

如果一個鋼球掉到了一個柔軟的沙牀上然後就可能看到一個垂直的柱狀沙子“飛濺”。重現並解釋這個現象。

15.令人沮喪的高爾夫球

一個高爾夫球在它被放到球洞之後馬上逃脱的情況經常發生。解釋這個現象並且調查在什麼情況下它能被觀察到。

一個垂直的管子充滿了一種粘性液體在管子底部有一個大氣泡。研究這個氣泡從底部升到表面的過程。

一個又小又亮的球放置在肥皂泡裏。球的尺寸應該可以和肥皂泡的尺寸相比。調查球隨著有關參數影響的運動。

如果一張紙被“手風琴式”摺疊或者被捲成筒，那麼它將更加難以彎曲。使用一張單一的A4紙和少量膠水，如果需要的話，構建一座跨越280毫米間隙的橋樑。介紹相關參數，用以描述該橋樑的強度，並優化其中的部分參數或全部參數。

大球在水平拉伸膜上滾動的動態效果和它們之間明顯的相互作用通常用於説明引力場。進一步探究該系統。在這樣一個“引力場世界”確定和測量明顯的“引力常數”是否可能？

如果你站在地面上拿着乒乓球，並釋放它，它會反彈。如果乒乓球內含有液體，碰撞的性質會發生變化。探究碰撞的性質如何取決於球內液體的含量和其他相關參數。

沿水平軸等距離安裝一鏈相似的擺，相鄰的擺用輕繩相連接。每一個擺可以繞軸旋轉，但不能側向移動。探究沿着這樣一條鏈的一種旋轉的傳播。當各擺都經歷360º旋轉時，孤立波的速度是多少？

一個輕球（如乒乓球），可以被向上的氣流所支撐。氣流的方向可以傾斜，然而它仍然可以支撐球。探究氣流傾斜的影響，並優化該系統，得出在保持球處於穩定狀態的情況下，氣流傾斜的最大角度。

在明亮光線的照射下，一個透明的塑料物體（如一張空白的CD外殼）有時可以呈現各種不同的顏色。研究和解釋這種現象。確定一下，當使用各種不同顏色的光源時，是否也可以看到這些顏色。

將一個罐子內表面的一半塗一層鍋灰，並在它的蓋子上鑽一個孔。當連接交流電的燈泡發出的光線射到罐子的黑牆（鍋灰層）時，可以聽到明顯的聲音。解釋和探究這種現象。

噴射的細液體流對肥皂薄膜的作用。噴射的液體流可以滲透通過薄膜或者與薄膜合併，產生有趣的形狀，這取決於相關參數。解釋和探究這種相互作用，以及由此產生的形狀。

一個麥克風的設計已經涉及碳顆粒的使用很多年了。入射聲波在顆粒上產生的壓力變化會產生電的輸出信號。探究這樣一個裝置的組成，並確定其特性。

在一個裝有水的碟子中間垂直放置一根蠟燭。點燃蠟燭，然後罩上一個透明的燒杯。探究並解釋發生的現象。

11.滾珠軸承電機

一種被稱為“滾珠軸承電機”的裝置通過使用電能產生轉動。該電機的效率和轉速取決於哪些參數?( 高電流工作時一定要小心！)

12.亥姆霍茲旋轉木馬

在低摩擦的裝置上(如旋轉木馬)繫上聖誕樹球,每個球都有沿切線方向的洞。如果將這個裝置放在合適頻率和強度的聲音環境裏，該裝置會開始旋轉。解釋這一現象並研究使該裝置達到最大轉速的參數。

一種細的,向下流動的粘稠液體，如蜂蜜，往往會形成圓形線圈。研究和解釋這一現象。

用一張輕的紙(例如一個空的茶葉袋) 製成一個空心圓筒。當點燃該圓筒的上端時,它會飛起來。解釋這種現象，並探究影響圓筒起飛的參數和動力的參數。

15.半月板光學

在一張薄片狀的不透明材料上剪切一條狹縫。把該材料浸泡在液體（如水）中。從液體中拿出該材料後,你將看到狹縫裏有液膜。照亮該狹縫並研究液膜上的圖案。

將一個彈性圓環壓在硬表面上,然後突然釋放。圓環可以跳起來。探究圓環跳起的高度如何取決於相關參數。

17.消防水帶

有一根帶有噴嘴的軟管，水流從噴嘴射出。釋放該軟管並觀察其後續運動。研究影響該運動的相關參數。

據瞭解，一些電路表現出混沌行為。構建一個具有這種屬性的簡單電路，並研究其行為。

2.全息照片

有人認為，在一塊透明塑料上劃出圖案可以手工製作出一張全息照片。製作一張字母“IYPT ”的全息圖並研究它是如何工作的。

握住繩子扭它的一端。在繩索上的某一點將形成螺旋線或圓環。調查解釋這樣的現象。

當兩個硬鋼球或類似的東西被輕輕帶到接觸到對方，一個不尋常的“鳴叫聲”。調查解釋的聲音的性質。

在一個環的裏面固定一個小重物，給環一個初始推力使其運動。研究環的運動。

6.泡泡晶體

大量非常小的相似的氣泡浮在肥皂水的表面上。氣泡會自動按照一個規律的類似晶格的模式排列。提出一種獲得大小一致的的氣泡的方法，並探究這種泡泡晶體的形成。

7.“罐中罐”冰箱

這一個依據蒸發冷卻的原理讓食物保鮮的裝置。它包括一個大容器、裏面的小容器。它們之間的空間內用濕的多孔材料填充，例如沙子。問怎麼能達到最佳的散熱效果？

將水滴放置在冷卻到-20°C左右的板上。結冰後液滴可能會成為有鋒利的頂部的圓錐狀。調查這種現象。

有些學生不會用灌水的氣球打仗，他們的水彈反彈後仍不爆裂。調查這裏的運動，變形 和充滿液體的氣球的反彈。在什麼情況下水彈會爆裂？

10.擴散係數

利用顯微鏡按微米大小的順序觀察微粒的布朗運動。研究擴散係數是如何取決於微粒的大小和形狀的。

設計一將蠟燭的火焰的熱量轉化成電能的裝置。調查裝置的不同方面如何影響其效率。

由於空氣逃離橡膠氣球，其表面觸感變得冷。研究影響降温的參量。作為一個函數的相關參數，氣球的不同部分温度是什麼？

一個球被放在旋轉的鞍上。從動力學的角度研究它，解釋球不會從鞍上落下來的情形。

扭曲的橡皮筋存儲着能量，例如可用於驅動飛機模型。調查這樣的能量來源的屬性及其功率輸出隨時間的變化。

如果一層厚厚的粘性流體（如硅油）在一個圓形的水槽裏上下振動，可以觀察到對稱駐波。在這樣的波圖案中有多少條對稱的線？研究並解釋圖案的形狀和行為。

當一個強磁鐵從非鐵磁性金屬管內降下來時，它會經歷一個阻滯力，研究這個現象。

巧克力於室温一般是固態，温度升至體温時則變液態，但一旦温度再次降低至室温則會 維持液態不變。請就此現象作一個調查，得出使巧克力既能以固態存在又能以液態存在的温度範圍以及這個範圍所依賴的相關參數。

被顆粒狀物體佔據的小部分空間取決於它們的形狀。將例如米、火柴或M&M糖果的非球狀物體傾倒進一個盒子裏，相關參量如何影響配位數、秩序性排列和隨機緊密堆積分數這樣的特徵？

如果一支燃燒着的蠟燭被一塊透明玻璃板覆蓋，火焰會熄滅，並且產生一縷穩定的向上流動的輕煙。研究在各種放大倍數下的羽狀的煙。

3.人造肌肉

將一個多聚物釣魚線固定在電鑽上並使其繃緊。當它扭轉時，釣魚線纖維會形成像彈簧一樣排列的牢固的線圈。當你再次加熱時，線圈會收縮。研究這個"人造肌肉"。

4.液體膜發動機

使一個肥皂膜在平整的邊框上形成。將膜放在平行於膜面的電場中並通上貫穿膜的電流。膜會在所在平面中旋轉。研究並解釋這個現象。

兩個橡膠氣球被不完全充滿氣並被一個帶閥的塑料管連接。會發現空氣由於初始氣球體積不同而流向不同方向這樣的現象。研究這個現象。

6.馬格努斯滑翔機

將兩個輕質杯子的底部粘在一起來製作一個滑翔機。將一根彈性帶子纏繞在滑翔機的中心並抓住餘下的自由端。當握着滑翔機時，拉伸帶子的自由端然後釋放滑翔機。研究它的運動。

將一個非鐵磁性的金屬碟放在通交流電的電磁鐵上，金屬碟會排斥但不會旋轉。但如果一塊非鐵磁性的金屬薄片部分被部分插入兩者之間，金屬碟會旋轉。研究這個現象。

當一個將一層糖鋪在一層鹽上的容器被照明，我們可能在投射的背光處看到一種獨特的指紋形圖案。研究這個現象和與相關參量的依賴性。

將一張CD光盤和一個充滿氣的氣球通過一根管子連接。漏氣可以升起裝置使其以低摩擦漂浮在一個表面上。研究相關參量如何影響"低摩擦"狀態持續的時間。

橫過一片草葉吹氣從而發聲是可行的。研究這個現象。

11.貓須接收器

廣泛運用於礦石收音機的第一半導體二極管包含一個輕觸在半導體材料(例如方鉛礦/加利納)的晶體上的細導線。自制"貓須接收器"半導體元件並研究它的電學特性。

12.厚透鏡

一個裝滿液體的瓶子可以用作透鏡。可以認為如果將這樣的瓶子在晴天落在桌子上會造成危險。可以用這樣的"透鏡"來烤焦一個表面嗎？

製作一個自由端有一個小磁體的輕擺。一個臨近的通有頻率遠高於擺的固有頻率交流電的電磁鐵可以導致不同振幅的無阻尼振動。研究並解釋這個現象。

14.環形光

當一個激光束瞄準一根金屬絲，在垂直於金屬絲的屏幕上可以觀察到一個環形光線。解釋這個現象並研究其與相關參量的依賴性。

將刷子放置在振動的水平表面，刷子可能會開始移動。研究這一運動。

當衣服受潮時會看起來更暗或者改變顏色。研究這一現象。

17.咖啡杯

物理學家們喜歡喝咖啡，但端着一杯咖啡在實驗室間行走會很麻煩。研究杯子的形狀、步行速度和其他參量如何影響走路時咖啡濺出的可能性。

真實隨機數是一種很有價值而且稀有資源。請設計、製造並測試一個可以產生隨機數的機械設備並分析隨機性抵禦惡意攻擊的能力。

一根堅韌的線和重物可構成一個擺。當擺的懸掛點在水平面上作圓周運動的時候,在某些情況下重物也可開始做圓周運動，並且半徑更小。研究該運動以及重物的穩定軌跡。

菲涅耳透鏡在光學中很常用，而利用相同的原理可以匯聚聲波。請設計並製造一個聲學菲涅耳透鏡並研究其性質（例如放大率）作為相關參量的函數。

4.超級球

向兩個平板間的空隙扔一個彈性很好的球。球開始彈，在某些情況下甚至可以彈回到你手上。研究球的軌跡以及影響運動包括平板方向在內的參量。

把一個裝滿肥皂水的盤子放在揚聲器或者震動台上，當它震動的時候，它有可能會把一小滴液滴留在上面很長時間，解釋並研究這一現象。

將一個垂直的金屬針放在一個水平的金屬盤子上方，在盤子上放一些油，假如你對金屬針和盤子施加恆定的高電壓，可以產生格狀結構。請解釋並研究這一現象。

用熱水部分裝填一個莫爾吸量管。用你的大拇指蓋住其上端並倒置，可觀察到從尖部噴出的水噴泉。請研究決定水噴泉高度的參量，並改變它們以獲得噴泉最大的高度。

8.磁力小火車

兩個扁圓柱形磁鐵與一個柱狀的電池兩端相接，當這個體系放在銅線圈內部且與銅接觸的時候，它會開始運動。解釋這個現象並且研究相關參量怎麼影響火車的速度和功率。

用一個豎直振動的水平圓柱來產生水波，當改變激勵頻率和振幅的時候水波會看起來流向或背離圓柱。請研究這個現象。

讓一個液體噴向一個平面，當接觸點被激光照明的時候，可觀測到環繞水柱的光環。研究這個光環和相關參量對整個系統的影響。

假如你把一個輕的旋轉着的物體放在一個水平旋轉的盤子上，它可以不離開盤子地開始運動。解釋相關參量如何影響各種不同形式的運動。

大家都知道材料的導電率可以獨立於樣品形狀地被測量，只要樣品沒有孔。這種方法的應用條件是什麼？研究並解釋這種方法應用於有孔物體的行為。

13.紙鉗子

拿兩本類似的平裝書然後互相交叉幾頁，將兩本書推在一起。揪住兩本書的書脊並嘗試將它們分開。研究相關參量對分開書臨界拉力大小的影響。

一種可燃性氣體（如丙烷）從一個氣嘴裏垂直的流出然後穿過一個很好的金屬網格（二者距離約為5cm左右）。可燃氣體被點燃並在金屬網格上方形成一個火焰。在某些情況下，這火焰會對聲音極其靈敏。研究這個現象和相關參量的影響。

15.非接觸千分尺

請利用一個激光筆發明並製造一個做的光學儀器，使其可以不接觸地測量一個玻璃片的厚度、折射率以及其他屬性。

16.飛盤漩渦

當一個垂直的盤子部分沉在水中並作垂直於盤面的移動時，一對水渦會在水面上出現。在一定情況下，這些水渦可以在水面上運動很長一段距離。研究相關參量對水渦運動和穩定性的影響。

當一個人拉着一個兩輪的旅行箱的時候，在某些時候旅行箱會很劇烈地左右擺最終傾覆。研究這個現象。一個人可否通過不同的裝箱方法來抵制或激化這種現象？

請設計和製造一個裝置，能保護一個雞蛋從2.5m的高度自由落下到硬地面上並且這個裝置必須和雞蛋同時下落，你能夠設計的最小尺寸是多少？

2.氣球汽笛

一個簡單的汽笛可以這樣製造：用一根穿過一隻小型容器（或杯子）底部的管子拉伸位於容器（或杯子）開口處的氣膜。經過在容器側壁處的小孔，鼓風可以產生一個聲音。解釋聲音受到相關參量的影響。

3.單透鏡望遠鏡

一架望遠鏡可只用一枚透鏡製作，如果小光圈被用於替代目鏡，那麼透鏡參數和小孔將會怎樣影響所成的圖像（如放大率、清晰度和亮度）？

置於非均勻磁場中的少量磁性流體會形成山丘狀結構，討論這些結構的屬性如何依賴於相關參數。

在萊氏效應中，置於熱表面的水滴可存在幾分鐘。在某些情況下，水滴會發展為振盪的星形狀態。引入不同的振盪模式並探討它們。

一根鏈條由若干相比於水平有一定角度的木棍組成，且由兩根線連接，垂直懸掛然後釋放。相比於自由落體，當掉至水平地面時，鏈條掉落更快。解釋此現象並研究相關參量如何影響鏈條的運動。

當薄層液膜流過一個旋轉的平台可能會出現螺旋波或者其他波，探討這些波的類型。

紋影攝影術通常用於使氣體中的密度變化可視化。安裝一套紋影裝備並且研究在這種方法在解決密度差異的優勢。

現有一根充滿液體並含有一枚小球的密封透明管，此管傾斜放置且下端與馬達相連，如此管沿錐形面運動。探討球在相關參數作用下的運動。

在兩片薄玻璃之間放置一層薄薄的水，然後試着把它們分開。研究相關參數對臨界力的影響。

11.毛髮濕度計

一隻簡單的濕度計可僅用人的毛髮製作。研究這個裝置的精確度和響應時間作為相關參量的函數。

將輪軸固定於具有一定扭轉阻力的豎直線上，扭轉繩子，旋轉輪子並釋放它，研究此係統的動力。

一個裝滿液體的酒杯，在揚聲器的作用下將會發生共振，研究這個現象是如何依賴於相關參量。

14.念力轉機

念力轉機是一隻機械玩具，由一根簡單的木棍和第二根有一系列刻痕和棍尾處有螺旋槳的木棍組成的。當木棍拉到缺口，螺旋槳開始旋轉。解釋此現象並探討相關參數。

15.煮雞蛋

設計一個方案，在不破壞煮過的雞蛋情況下，判斷這個雞蛋有幾分熟。分析這個方案的準確度。

幾個節拍器擺在一起，他們從隨機不同的初相位同時釋放，滿足一定條件之後，他們將會在幾分鐘之內達到同步。研究這個現象。

17.真空火箭筒

用塑料管，吸塵器，再加上一個輕物體，就能做一個"火箭筒"了。請製作一個這樣的火箭筒，並且把他的出射速度達到最大化。

建造一台能放大由力、光或電所引起的局部干擾的測震儀。確定你建造的設備的典型響應曲線，並研究影響阻尼係數的相關因素。你的儀器能達到的最大放大率是多少?

如果染過色的材料被磨成粉末，有的時候最終得到的粉末可能會和原來的材料有着不同的顏色。研究材料的碾磨程度是如何影響粉末的表面顏色的。

準備一個冷卻充分的瓶子，把一枚硬幣放在它的瓶口上。過一段時間你會聽見聲響並看到硬幣在移動。解釋這個現象並研究相關因素是如何影響這舞蹈的。

建造一座海倫噴泉並解釋它是如何工作的。研究相關因素是如何影響水柱的高度的。

當一根吸管放在一杯碳酸飲料裏的時候,它可以浮起來，有時倒在玻璃杯的邊緣。研究並解釋吸管的運動，並判斷在哪種條件下，吸管會倒下。

一根塗了油的水平圓柱軸能繞着它的軸以恆速旋轉。用硬紙板盤做一個內徑大概為軸直徑兩倍的環，並把它放在軸上。根據傾斜程度，它可以沿着軸向兩個方向運動。研究這個現象。

倒下一些不具有黏性的顆粒材料，使它們能形成一個錐型的堆。研究影響錐的形成和錐與地面形成的角度的相關因素

一個水平圓柱筒被一種黏性流體部分充滿。當圓筒繞着它的軸旋轉時，可以觀察到不尋常的流體現象，如筒內壁上的尖鋭形狀。研究該現象。

給一根蠟燭加點重量，使其勉強能浮在水面上。隨着蠟燭燃燒,它可能會繼續漂浮。研究並解釋這一現象。

10.特斯拉閥

特斯拉閥是一種幾何形狀固定的被動單向閥。特斯拉閥對單方向流動的阻礙要比對另一方向的阻礙大得多。製造這樣一個特斯拉閥，並研究它的相關參數。

11.方位角-徑向擺

將一根彈性棒的一端水平固定在硬支架上。用一根繃緊的繩吊起棒的另一端以避免豎直方向的偏差， 並用另一根繩在上面懸掛一個擺錘。得到的擺的徑向振動（與棒平行） 能自發地轉變成有方位角的振動（與棒垂直），反之亦然。研究這個現象。

12.居里點引擎

製作一個可以圍繞它的軸心自由旋轉的鎳盤。在靠近鎳盤邊緣的地方放置一塊磁鐵並對這一側進行加熱。鎳盤開始旋轉。研究影響鎳盤轉動的因素，並優化你的設計，使之穩定旋轉。

眾所周知，沙漏在流沙時，它（用秤稱出來的）重量會發生變化。研究這個現象。

晚上拍攝發光的燈籠，照片上可能會出現一些從燈籠中心放射出來的光線。解釋並研究這一現象。

向圓環中的皂液薄膜吹氣，可能會吹出一個泡泡。液膜可能會破，也可能繼續存在。研究相關因素怎樣決定一張皂液薄膜產生的泡泡的數量，以及泡泡的特性。

16. 聲懸浮

小物件可以在豎直的聲波中懸浮。研究這個現象。你對小物件的操縱能達到什麼程度？

近來十分流行的翻水瓶中有一個動作，將部分充滿的塑料瓶扔到空中，讓它翻個跟頭，然後穩穩地直立落在水平面上。研究這個現象，確定動作成功的影響因素。

構建一個基於電暈放電來推進的簡易馬達。探究相關參數是如何影響轉子運動的，並優化你的設計，從而獲得固定輸入電壓下的最大速度。

2. 氣溶膠

當水流經一個小孔時，可能會形成氣溶膠。探究參數怎樣能形成氣溶膠而不是水柱等。氣溶膠的特性是什麼？

讓一個音叉或一個簡易的振子靠着輕微接觸的紙振動。產生的聲音頻率會比音叉的基本頻率更低，探究此現象。

通過向漏斗中吹氣，一個輕質小球（如乒乓球）可以被拾起。解釋此現象並探究相關的參數。

當垂直的水柱進入瓶子時，可能會產生聲音，並且，隨着瓶子被填充，聲音的特性會改變。探究此係統的相關參數，如水柱的速度與尺寸，瓶子的大小與形狀或水温等對聲音的影響。

通過起始時用手旋轉，並使用一根管子（如吸管）朝其吹氣，連在一起的兩個鋼球能以極高頻率旋轉。解釋並探究這一現象。

一個簡易的圓錐形或牛角形裝置可以優化人聲向遠處收聽者的傳遞。探究錐形裝置的形狀、大小、材質等相關因素對其聲學輸出的影響。

敲擊螺旋彈簧可以模擬出類似科幻電影中“激光槍”的聲音。探究並解釋這一現象。

以一束激光穿透一層薄的醬油（約 200 μm），可以觀察到熱透鏡效應。探究此現象。

在靠近水柱的邊緣小心地朝上放置一個輕質物體，如聚苯乙烯泡沫塑料盤，在一定條件下，物體將在懸浮的同時開始旋轉。探究這一現象以及它對外部擾動的穩定性。

在平坦的振動板上放置一些完全相同、形狀規則的硬質顆粒，根據單位面積上的顆粒數量，它們可能形成或不能形成有序的晶體狀結構。探究此現象。

12.陀螺儀特斯拉計

當放置在磁場中時，一個由非鐵磁性導電材料製成的旋轉的陀螺儀會減速。探究相關參數對減速的影響。

13.莫爾織物分析鏡

當緊密排列的非相交線條（其間有透明間隙）組成的圖案覆蓋在一塊機織物上時，可以觀察到獨特的莫爾條紋。設計一種使你能夠測量織物經緯密度的覆蓋物。確定測量簡單織物（例如亞麻布）的精確度，並探究此方法能否適用於更復雜的織物（例如牛仔布或牛津布）。

將一重一輕兩個負載通過水平杆上的一根繩子相連，並下拉輕負載以吊起重負載。釋放輕負載，它將圍着杆掃動，從而阻止重負載落到地面。探究此現象。

15.牛頓擺

牛頓擺的振動會逐漸衰減，直到擺球靜止。探究相關參數，例如擺球的數量、材質和排列方式對牛頓擺衰減速率的影響。

當一個盛有液體（例如水）的容器垂直振動時，液體中的氣泡可能不會上升，而是向下運動。探究此現象。

17.雪糕棒連鎖反應

通過輕微的彎曲，可將木製的雪糕棒連接在一起，所以被稱作“眼鏡蛇式編織”形狀的鏈條中連鎖。當這種鏈條的一端被釋放時，木棒迅速脱落，且波陣面沿着鏈條傳播。探究這一現象。

設計一種利用熱效應測量電流的儀器。該方法的準確性、精確度和侷限性是什麼？

把點燃的蠟燭放在瓶子後面。如果你從對面吹瓶子，蠟燭可能會熄滅，就好像瓶子根本不在那裏一樣。解釋這一現象。

聲音管是一種玩具，由波紋塑料管組成，你可以旋轉它來發出聲音。研究這些玩具發出的聲音的特徵，以及它們如何受到相關參數的影響。

4. 唱歌的鐵氧化物

將鐵氧化物插入由信號發生器供電的線圈中。在某些頻率下，杆開始發出聲音。研究這一現象。

Fata Morgana 是海市蜃樓的一種特殊形式。用激光照射具有折射率梯度的液體也可以產生類似的效果。研究這一現象。

一個底部有洞的碗放在水中會下沉。撒克遜人使用這個裝置來計時。研究決定下沉時間的參數。

用一根繩子穿過帶孔的球，使得球可以在繩上自由移動。在繩的另一端連接另一個球。當你週期性地移動繩的自由端時，你可以觀察到兩個球之間的複雜運動。研究這一現象。

8. 肥皂膜過濾器

一個重粒子可以穿過水平的肥皂沫而不使其破裂。然而，一個輕粒子可能穿不透薄膜，並可能停留在它的表面。研究這種薄膜過濾器的性能。

9. 磁懸浮

在一定條件下，磁力攪拌器的“磁子”在攪拌過程中可以在粘性流體中穩定地上升和懸浮。研究“磁子”動態穩定的原因及其如何依賴於相關參數。

用鉛筆在紙上畫的線可以導電。研究導電迴路的特性。

用激光束照射黑暗的表面。在斑點內部可以看到顆粒狀的圖案。當用相機或眼睛觀察到這種緩慢移動的圖案時，它看起來正在相對於表面漂浮。解釋這一現象，並研究這種漂浮現象如何依賴於相關參數。

一個靜止的圓柱形容器，包含一個靠近底部表面的部分填充液體的旋轉板。在一定條件下，液體表面的形狀會變成多邊形。解釋這一現象，並研究其對相關參數的依賴關係。

一個大質量物體被放置在兩個相同的平行水平圓柱體上。兩個圓柱體以相同的角速度旋轉，但方向相反。研究物體在圓柱體上的運動如何依賴於相關參數。

相同的圓盤，一個疊在另一個上面，形成一個獨立的塔。底部的圓盤可以通過施加一個突然的水平力而撤出，使塔身的其餘部分掉到表面上，而塔身保持直立狀態。研究這一現象，並確定讓塔身保持屹立的條件。

如果你拿一個鹽或者胡椒粉罐，搖一搖，裏面的東西就會慢慢倒出來。然而，如果一個物體沿着罐底摩擦，那麼倒出的速度會急劇增加。解釋這一現象，並研究速率如何依賴於相關參數。

16. 鎳鈦合金發動機

將鎳鈦合金線圈繞在兩個滑輪上，使它們的軸彼此保持一定距離。如果其中一個滑輪浸入熱水中，電線就會變直，導致滑輪旋轉。研究這種發動機的性能。

17. 撲克牌

一張標準的撲克牌在它被旋轉着拋出時，它可以運動很長的一段距離。研究影響距離和軌跡的參數。

設計一個只因其內部剛體結構與環境（空氣，水）相互作用而週期性機械運動的船。試着優化這一船的參數以獲得最大速度。

將具有不同直徑的紐扣磁鐵接在圓柱形電池的兩端。當放置在鋁箔上時，物體開始旋轉。研究相關參數將如何影響物體運動。

一個簡單的無源感應傳感器可以檢測在其磁場中移動的鐵磁物體。構造一個這樣的無源傳感器並研究其特性，例如感應範圍。

讓電流流過線圈。當冷空氣流過線圈時，線圈的温度將降低。研究風速如何影響温度下降。這種測量風速的方法的精度是多少？

當幾支蠟燭彼此相鄰燃燒時，可以觀察到振動的火焰。兩個這樣的振盪器可以相互耦合，從而實現同相或反相同步（取決於蠟燭組之間的距離）。解釋並研究這種現象。

6. 不可逆的浮沉子

將一個簡單的浮沉子（例如，部分裝滿水的倒置試管）放在裝滿水的長豎直管中。管中壓力的增加會迫使浮沉子下沉。當達到一定深度時，即使壓力變回其初始值，它也不會返回初始位置。研究此現象以及相關參數將如何影響該現象。

一個圓環繞垂直於其直徑的軸旋轉。讓一個小珠子在環箍內部的凹槽中滾動。研究影響珠子動力學的相關參數。

8. 保險絲

較短的電線可以用作電熔絲。確定各種參數如何影響保險絲“熔斷”所需的時間。

當激光束以小角度入射肥皂膜時，薄膜內部可能會出現快速變化的光的細小分支。解釋並研究這一現象。

當讓圓環在拋物線形的碗中滾動時，可能會出現有趣的運動模式。研究這種現象。

11. 吉他弦

使用電磁鐵將週期性的力施加到鋼製吉他弦上。研究吉他弦在其共振頻率附近的運動。

Wilberforce（威爾伯福斯）擺由懸掛在垂直方向上螺旋彈簧和連在其末端的重物組成。彈簧上的重物可以同時上下移動並繞彈簧的豎直軸旋轉。研究這種擺的運動行為以及與相關參數的關係。

海綿將以由多種參數所確定的一定的速率和總量來吸收水。研究海綿用於乾燥一個濕表面的效果。

14. 動態疏水性

當液滴撞擊水平移動的表面時，根據表面移動速度的不同，液滴可能會反射或不反射。調查這一運動表面和液滴之間的相互作用。

掉落在堅硬表面上的球即使具有初始轉動也不會反彈到釋放高度。而當釋放膠囊狀的物體時(例如 Tic Tac mint，一種膠囊狀糖果)，其反彈可能會超過初始高度。研究這種現象。

浸入超聲波清洗器中的毛細管會像水泵一樣工作，可以將水提升到相當高的高度。解釋並研究這種現象。

17. 竹蜻蜓（手動直升機）

可以通過將旋翼槳葉安裝到垂直杆的一端來製造一種簡單的手動直升機（竹蜻蜓）。當操縱桿以足夠高的速度旋轉時，放手後直升機會起飛。研究相關參數是如何影響竹蜻蜓的離地高度和最大高度的。