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2021年12月11日至12日，第十四届丘成桐中学科学奖总决赛在清华大学落下帷幕。我校中美班胡馨元、余星瑶、陈昭融三位同学以大气、稳重的汇报演讲和睿智、灵活的现场问答，对论文“Grape Plasma——Burning or Discharging”进行了全英文答辩，经过激烈角逐，最终脱颖而出，获得物理金奖。

同时，由中美班朱敏轩、李仕嘉和陆致融组成的另一个团队凭借论文《Energy saving strategy by waddling is not a unique skill of penguins（摇摆节能不是企鹅的独门绝技）》获得该赛事的物理优胜奖。

参赛队伍来自国内外，都是各大名校的顶尖高手，金中学子到底是靠什么征服了评委？三位同学表示，他们的灵感来自两个葡萄和微波炉。

两个葡萄放进微波炉发生爆炸的科普短视频激发了他们的研究灵感，设计实验加以验证成了他们的研究课题。在前人研究的基础上，他们以葡萄plasma（等离子体）为研究对象，提出了自己的猜想，利用一系列定性、定量实验，验证了猜想，明确了plasma现象的产生既有燃烧机制，又有放电机制。

从课题准备、文献收集、实验设计、论文撰写到现场答辩，历时8个多月，他们不断调整葡萄的大小、距离，尝试使用不同的水果，通过微波炉加热,成功获得并验证了葡萄等离子体的机制。

“从中学生抓起，培养科学精神和科学素养”的丘成桐中学科学奖，始于数学大师丘成桐先生2008年设立的丘成桐中学数学奖。它区别于普通数学、科学竞赛，面向全球中学生，倡导创新思维和团队合作，舍弃试卷和标准答案，让学生以提交研究论文的形式参与竞赛，旨在推进中学科学发展，推动学生思索万千世界背后深层次的规律和逻辑，激发他们探索科学的好奇心与热情，培养他们无所畏惧、挑战科学权威的勇气，激发和提升全球华人中学生对科学研究的兴趣和创新能力。

本届丘成桐中学科学奖共设立中国内地、亚洲、美国16个分赛区，共有来自中国、英国、美国、新加坡、印度等国家及地区的1500余支队伍报名参赛，提交有效论文822篇。经过激烈角逐，最终来自全球的61个中学生团队分别获得数学、物理、化学、生物、计算机、经济金融建模奖6个学科的金、银、铜奖和优胜奖，6个学科的金奖最后竞争跨学科的最高奖——科学金奖。美国菲利普斯学院的Yihao Huang，Claire Wang获得计算机金奖和科学金奖。来自上海中学国际部、上海外国语大学附属外国语学校、北京师范大学附属实验中学以及英国温彻斯特学院的另外4个团队分别获得数学、化学、经济金融建模、生物金奖。

附：比赛感言

最初阅读文献时，我们天真地以为实验难度不大，但真正操作起来才发现并没有想象中那么简单，比如预实验中的葡萄很难产生预设的火花现象；又比如文献中科学家们使用了特殊的凹面玻璃器皿，以保持两颗葡萄能稳定接触，可我们当时并没有这种仪器，在老师的启发和点拨下，我们经过多次实验，终于用不起眼的胶带成功替代。我们每次遇到瓶颈时，老师都能耐心地解答，为我们指明方向。

我们首先分析了可能的影响因素，多次尝试不同种类的葡萄和其它水果，不断改进实验设计，克服种种问题，最终达到了理想的实验效果。

备赛过程看起来有点漫长，我们却在这过程中深刻理解了相关物理知识，体会到了科学研究需要付出的艰辛和耐心。尽管做实验时有很多重复、枯燥的工作，但成功的喜悦让我们觉得一切都是值得的。

——中美高二2班 胡馨元

微波炉加热两颗葡萄竟然引发爆炸——这条“爆炸性”新闻激发了我们极大的好奇心，我们研究这一课题的想法也得到了老师的支持。实验一开始总是失败，不知道微波炉该调到哪个火力档位，两颗葡萄之间距离多远，我们常常量尺寸、切葡萄、调微波炉、录视频、回看现象，不知不觉就在微波炉和葡萄前坐上一整天。当我们观察到等离子火花的瞬间，每个队员都兴奋地喊出声来——哇，我们真的做到了！

从理论研究、实验、论文写作，再到最后的汇报答辩，我们组三人分工协作，而且始终得到老师的悉心点拨，探索的过程充实又愉快。我们的故事从四月到现在终于落下了帷幕，但我们的科学探索之路才刚刚开始。

——中美高二2班 余星瑶

经过无数次尝试，我们队终于观测到微波炉中两颗葡萄间产生的plasma等离子体现象。万分激动之余，另一件事又引起了我们的好奇：火花出现时，我们明显听到了文献资料中没有提到的类似放电的声音。对此，我们进一步设计实验，并给出了我们对原论文关于plasma产生原理的不同解释。

经过几个月的不懈努力，我们做实验、制作PPT、论文答辩的能力都得到了极大提升。最后一次答辩老师问到：“水的蒸发会让plasma间再次变为不导电的属性，有什么材料能替代现有的润湿导电纸？”由于前期设计这组导电性实验时，我们已经考虑过这个问题，并做过有关实验，我根据实验结果，分析水的蒸发时间较长，可以忽略其对实验结果的影响，提问老师肯定地点了点头。决赛时我们冷静思考，稳定发挥，充分地展示了研究成果，并回答出了所有问题，给这次课题研究画上了圆满的句号。

物理现象是大自然馈赠我们的礼物，我对此无比好奇，并会继续大胆假设，小心求证，用科学严谨的精神研究这份礼物。

——中美高二2班 陈昭融

企鹅憨态可掬，他们的走路方式也很特别。我们队平时对力学问题很感兴趣，阅读科研文献时注意到一篇研究企鹅运动的论文，但该论文没有考虑转动动能和能量利用率，我们便想自己来研究企鹅行走方式的摇摆节能。

确定课题后，我们立刻开始实验。我们先让实验对象固定小腿，在跑步机上以不同速率行走，以模拟企鹅的运动方式。三天实验后，我们没能从零散的数据中发现明显的规律。于是我们改变思路，先从理论入手，尝试建立理论模型。终于功夫不负有心人，我们发现了实验数据的规律，之后的论文写作部分也是水到渠成。

12月10日，我们乘坐三个半小时的火车抵达北京。比赛前夕，我们还在酒店内紧张地练习，直到深夜。尽管比赛当天我们留有一些遗憾，但我们有更宝贵的收获：科研方法与经验。如果还有一次机会，我们可能还会走些弯路，但正是无数次的试错让我们成长。最终我们荣获“物理优胜奖”，还写出了一篇凝结了团队心血的论文，整个比赛的过程对我而言，无论最终金奖与否，都弥足珍贵！

——中美高二1班 陆致融

与其他定题科研或比赛不同，丘成桐比赛允许选手自选感兴趣的课题来研究，给了我们很大的发挥空间，我们便决定研究企鹅摇摆。从未接触过科研的我，在老师的带领下，和队友共同经历了一段难忘的时光。

我们队的研究分为三个部分：预实验、理论和实验。预实验是初步探究，我们根据感官体验，明确了企鹅为什么会摇摆运动。由于数据分析不理想，我们只进行了定性分析。受疫情影响，预实验也遇到了瓶颈。老师帮助我们重新梳理思路，指导我运用数学工具构建理论模型。从一无所知到自学积分球坐标系及表达式、平行轴定理、微积分，我逐渐摸索着用Excel一步步画轨迹图，计算能量、回收率，求极值等等。图形有问题、数据出不来的时候我们会着急，但老师的鼓励和指导最终帮助我完成了输入参数就能得到所有数据的Excel文件，更让我从懵懂和失败中蜕变，汲取经验，不断优化，挖掘自己未知的潜能。

——中美高二1班 朱敏轩

附：个性竞赛成绩

本学期开学以来，我校国际部个性竞赛成绩突出：

英国数学竞赛(UKMT)：178名同学参加的英国数学竞赛(UKMT)，119人获金奖，43人获银奖，14人获铜奖，更有剑桥班张潆天、姜傲然、中美班孙梵宸、陈宇祺、葛兴赫、陆致融、吴以恒7名同学以满分的优异成绩获得Best in School的奖项。

江苏省青少年科技创新大赛：中美高三李仕嘉同学在江苏省青少年科技创新大赛高中组以第一名的优异成绩从698名选手中脱颖而出，荣获主席奖——培源奖。

国际基因工程机器大赛：中美班高二黄致君、杨曦程同学在国际基因工程机器大赛中获得了全球金奖和最佳部件集合单项奖最佳提名。

全球未来太空学者大会：中美班高二年级杨承霖、王睿哲和佟奕辰三名同学在全球未来太空学者大会中荣获“团队亚军”和“最佳商业设计奖”，佟奕辰同学一举拿下“全场最佳演讲人”的荣誉称号。

世界学者杯竞赛：中美班学生参加的“世界学者杯”竞赛，共荣获27枚金牌、7枚银牌和3个奖杯，其中毛梓润、朱佳悦、黄鹂名团队和汪佳晛、杨锦宇、王煜昕团队成功晋级全球站决赛！

杜克大学青少年数学大会：中美班学生在“杜克大学青少年数学大会”中荣获1个“金奖”，2个“银奖“，1个“铜奖”共4项个人奖和“最佳分组接力”、“最佳团队协作”、“总积分团队银奖”三个“团队奖”。其中，葛兴赫和毛梓润两位同学荣获“个人前五名”的好成绩。

全球创新研究大挑战：中美班李涵韵和程家硕同学在全球创新研究大挑战中双双拿下“全球站个人二等荣誉”奖。