国际物理学奥林匹克的英文全名是International Physics Olympiad，缩写为IPhO。IPhO的宗旨是通过组织国际性中学生物理竞赛来“促进学校物理教育方面国际交流的发展”，以强调“物理学在一切科学技术和青年的普通教育中日益增长的重要性”。IPhO经过近30年的成功举办，其国际声望越来越高，它的作用已被联合国教科文组织(UNESCO)和 欧洲物理学会(EPS)所肯定．鉴于IPhO在促进物理教育进步和推动国际交流上所取得的成绩，国际物理教育委员会(ICPE)于1991年10月向IPhO颁发了永久性的铜质奖章，轮流由举办国保存。

为组织国际性物理学科竞赛，波兰的Cz.Scistowski教授、前捷克斯洛伐克的R.Kostial教授和匈牙利的R.Kunfalvi教授作了艰苦的准备工作，使得首届IPHO于1967年在波兰的首都华沙举行。第一届赛事仅有波兰、前捷克斯洛伐克、匈牙利、保加利亚牙和财罗马尼亚参加。第2届IPhO于1968年在匈牙利的布达佩斯举行，前苏、东德和南斯拉夫等国也组队参加，参赛国增加为8个。第3届IPHO于1969年在前捷克斯洛伐克的布尔诺举行，参赛国不变。而后，第4、5届相继在前苏联的莫斯科和保加利亚的索菲亚举行。1972年在罗马尼亚的布加勒斯特举办第6届赛事时，法国与古也办参加。这是第一次有西方国家和非欧州国家加盟IPhO。以后参赛国逐渐增多。1981年越南作为第一个亚洲国家参赛，1985年加拿大作为第一个北美国家参赛。特别值得一提的是1986年中国与美国正式参加竞赛，这是IPHO历史上的一件大事，因为中国的理论高教育水平和美国的高科技水平是举世公认的。1987年澳大利亚第一次组队参赛，这意味着IPhO活动已扩展到除非州以外的全世界四大洲。1993年在美国的威廉斯堡举行了第24届IPhO，参赛国已多达40个。

竞赛设立由参赛成员国组成的国际物理奥林匹克委员会。竞赛章程规定：目的是为增进中学物理教学的国际交流，通过竞赛促进开展物理学科的课外活动，以加强不同国家青年之间的友好关系和人民间的相互了解合作。同时帮助参赛者发展物理方面的创造力，把从学校学到的知识用于解决实际问题的能力。

IPhO每年举办一次。由各会员国轮流主办，并由各代表团团长和一名主办国指定的主席组成国际委员会。国际委员会的任务是公平合理地评卷，监督章程规定的执行情况，决定竞赛结果。

每个参加国应派出一个代表团，通常最多由五个学生（参赛者）和两个陪同人员（代表领导）组成。参赛者应为普通中学或中等专业学校的学生（即那些不能被视为大专的学校）。在比赛当年完成学校考试的学生，只要他们尚未开始大学学习，就可以成为该团队的成员。参赛者的年龄在比赛当年的6月30日不得超过20岁。

代表团团长必须是物理学专家或物理老师，能够胜任解决比赛中的问题。IPhO的工作语言为英语，他们每个人都应该会说英语。代表团团长有责任将问题翻译成学生所需的语言。

奥林匹克比赛组织者根据计划确定到达和离开的日期，以及代表团应从其所在国家/地区出发的地点。组委会负担从抵达日至出发日与奥林匹克运动会有关的每个代表团的费用。

竞赛一般于每年7月举行。竞赛分两天进行。第一天进行3道理论计算题竞赛，另一天的竞赛内容是1—2道实验题。中间有一天的休息。参赛者可使用计算尺、不带程序编制的计算器和对数表、物理常数表和制图工具，但不能使用数学和物理公式一览表。

竞赛题由参加国提供题目，主办国命题。在竞赛前，赛题要保密。竞赛题内容包括中学物理的4个部分(力学、热力学和分子物理学、光学及原子和核物理学、电磁学) ，解题要求用标准的初等数学而不要用高等数学。主办国提出评卷标准并指定评卷人。每题满分为10分。各代表团团长同时对自己团员竞赛卷的复制品进行评定，最后协商决定成绩。

理论考试的总分数为30分，实验考试的总分数为20分。竞赛组织者应确定在考试中如何分配分数。在初步评分（与代表团领导讨论评分之前）之后，组织者将根据以下规则为金牌，银牌，铜牌和荣誉奖设立最低标准（以分数表示）：

与上述百分比相对应的最小值应四舍五入。如果国际委员会成员中有一半或以上赞成，则建议的最低要求应视为已通过。仅获得参加证书的候选人的结果应在国际理事会成员和获准出席会议的人员的严格掌握之中。

IPhO的权威机构是赛期中由各国领队和教学领队(在我国也常译为副领队)组成的国际委员会，该委员会由主办国的一名代表任主席．在每届赛事开幕式后的第一次领队会上， 主办国的这位代表(通常是该届组委会的执行主席)在其座位上对着话筒发言时刻，便是本届国际委员会的诞生时刻，讲台上的那个席位也就自然地成了主席专座。

国际委员会有权对竞赛章程和考纲提出修改意见；有权对东道国准备的理论考题进行有限制的选择和对理论、实验考题及评分标准提出修改意见；有权确定竞赛结果的名次；有选定以后各届竞赛的主办国．委员会的决议按简单多数举手通过，各国领队和教学领队票权均等，不过尚未发现有哪一个代表队的这两票分别投在不同的“阵营”中．表决时赞成与反对票数相同时，主席票所在的一方获“胜”．这是主席仅有的一份权威，尽管其实施的概率微乎其微。

通常情况下，闭幕式之前的最后一次领队会议结束时，在掌声中本届国际委员会自动解散。

随着参赛国越来越多，两届赛事之间需要协调和处理的事务也越来越多．为了适应这种情况，1983年在罗马尼亚举行的第14届竞赛期间，原德意志联邦共和国的GunlerIJnd博士提议建立常设性的“国际物理奥林匹克秘书处”．此提议即被采纳，旋即推选波兰科学院的WaldemarGorzkowski(高日科夫斯基)博士为秘书，任期5年．高氏当选后，为IPh0作出了很大的贡献．从第14届的16个参赛国扩大到第28届的55个参赛国，在一定程度上应归功于高氏的个人努力．为了分担秘书的一部分工作，后又增设副秘书一人．值得一提的是无论正职还是副职，IPhO的秘书均有职无薪，而且在每届国际委员会中除非他们兼任本国领队或教学领队，否则甚至不能成为一名普通的委员.高氏为人谦逊，从不以国际竞赛的权威自居，虽然体质较弱却仍为IPhO事业默默地奉献着.他赢得的是人生最平凡而又最珍贵的东西——受人尊敬，也许这正是学科竞赛不具有商业性价值的可贵之处。

赛期一般为9天。第1天报到后，队员和领队分开居住，住地一般相距几公里以上。东道国为每一参赛队学生配备1名翻译兼导游，这对东道国来说是一种很大的负担，有些国家难以承办IPhO活动，其部分原因也在于此。因华裔子弟遍布世界各地，东道国为我们代表队配备的翻译几乎都是在该国读研究生的华人学子。

第2天上午是开幕式，常在大学礼堂举行，气氛淡雅肃穆，学术气氛浓厚。开幕式后领队与队员暂不往来，且自觉地互不通电话联系，有事均通过翻译转达。第2天下午学生由主办者组织旅游或参观，领队们则参加本届国际委员会正式会议并集体讨论、修改和通过理论赛题，再由各国领队将题文翻译成本国文字，交由组委会复印。会议开始时，各国领队与观察员分别就座，组委会执行主席及其助手们的座位安排在正前方。东道国将3道理论题的题文和题解，以及评分标准的4种文本(英、俄、德、法)之一发给各国领队。大约一小时后，命题者代表用英语向大家介绍该题的命题思想及解题思路等，然后大会讨论，提出修改意见，最后通过这道理论题。3道题逐题进行，若其中某道题被否决，组委会便公开备用的第4道题。

第3天上午8点开始，学生们进行5小时的理论考试，其间有饮料和点心供应，学生们用本国文字答卷。组委会为领队们安排旅游或参观活动；尽管大多数人已经非常疲乏，也许因为身临异国他乡，仍是游兴十足。第3天下午东道国安排的休息性活动常能使领队与学生有机会见面，然而师生间很少谈及上午的考试，为的是不在情绪上影响后面的实验考试。

第4天讨论、修改、通过及翻译实验赛题。实验赛题为1-2道，2道居多。

东道国通常在第6、7天安排各国领队与阅卷小组成员面谈，商讨和解决评分中可能出现的差错和意见分歧。第7天的下午或晚上举行最后一次国际委员会会议，多数领队借此机会互赠小礼品。会议最重要的议程是通过学生的获奖名单。理论题每题10分，满分30分；实验题若有2道，则每题10分，满分20分。按章程规定，金牌应授予8％的参赛者。金牌或银牌应授予25％的参赛者。金牌，银牌或铜牌应授予50％的参赛者。还应向67％的参赛者颁发奥林匹克奖章或荣誉奖。金牌第1名被授予特别奖。与上述百分比相对应的最小值应四舍五入座次

第9天由东道国派车送各队赴机场回国，为这友谊的IPhO活动划上圆满的句号。

表格参考资料来源

本大纲列出了国际物理奥林匹克竞赛可能使用的主题。可以从过去的 IPhO 试题中找到有关课程大纲中每个主题级别的指导。

赛题应该着重于测试创造力和对物理学的理解上，而不是测试数学技巧或解题速度。用于数学运算的式子应占较小的比例。试题在数学上具有挑战性时，用近似解决方案作为替代可获得部分分数。题目文本要简洁；理论考试和实验考试的文本应少于12000个字符（包括空格，但不包括封面和答题纸）。

赛题可能包含教学大纲中未提及的概念和现象，前提是赛题文字中提供了足够的信息，这样一来之前不了解这些主题的学生就不会有太多劣势。这些新概念必须与教学大纲中的主题密切相关。这些新概念应该用教学大纲中的已有名词来解释。

数值应使用国际单位制(SI)或国际单位制官方认可的单位。

*参赛者应该熟悉下列现象、概念和方法，并能创造性地运用所学知识。*

在模型化现实问题时，做出适当近似的能力。对问题对称性的认识和利用的能力。

2.2.1 运动学

点粒子的速度和加速度，作为其位移矢量的导数。线速度；向心和切向加速度。具有恒定加速度的点粒子的运动。速度和角速度之和；加上不含科里奥利项的加速度；识别科里奥利加速度为零时的情况。刚体绕瞬心旋转的运动；刚体质点的速度和加速度。

2.2.2 静力学

通过求和或积分求系统的质心。平衡条件：受力平衡（矢量或投影）和扭矩平衡（仅适用于一维和二维几何体）。常力、张力、静摩擦力和动摩擦力；胡克定律，应力，应变和杨氏模量。稳定和不稳定平衡。

2.2.3 动力学

牛顿第二定律（矢量形式和通过投影分量）；平动和转动的动能。简单力场的势能（也作为力场的线积分）。动量，角动量，能量和它们的守恒定律。机械功和功率；摩擦引起的耗散。惯性和非惯性参考系：惯性力，离心力，旋转坐标系中的势能。简单物体（环、盘、球、空心球、杆）的转动惯量，平行轴定理；通过积分求转动惯量。

2.2.4 天体力学

万有引力定律，引力势，开普勒定律（第一定律和第三定律不需要推导）。椭圆轨道上质点的能量。

2.2.5 流体力学

压力，浮力，连续性定律。伯努利方程。表面张力和相关能量，毛细管压力。

2.3.1 基本概念

电荷和电流的概念；电荷守恒和基尔霍夫电流定律。库仑力；静电场作为势场；基尔霍夫电压定律。磁场；洛伦兹力；安培力；毕奥-萨伐尔定律和共轴圆形载流线圈上的磁场以及简单的对称系统，如直线、圆线圈和长螺线管。

2.3.2 麦克斯韦方程的积分形式

高斯定律（适用于电场和磁场）；安培定律；法拉第定律；当被积函数几乎是分段常数时，用这些定律计算场。导体表面和无限远处电场（或静电势）的边界条件；接地导体的概念。电场和磁场的叠加原理；适定问题解的唯一性；镜像法。

2.3.3 物质与电场和磁场的相互作用

电阻率和电导率；欧姆定律的微分形式。介电性和磁导率；电磁材料的相对介电系数和磁导率；电场和磁场的能量密度；铁磁材料；滞后和耗散；涡流；楞次定律。磁场中的电荷：螺旋运动，回旋加速器频率，电场和磁场叠加场中的漂移。磁场中磁偶极子的能量；电流环的磁偶极矩。

2.3.4 电路

线性电阻和欧姆定律；焦耳定律；电动势做功；理想和非理想电池、恒流源、电流表、电压表和欧姆表。给定V-I特性的非线性元件。电容器和电容（也适用于单个电极的无穷大）；自感和电感；电容器和电感器的能量；互感；RL和RC电路的时间常数。交流电路：复振幅；电阻器、电感器、电容器和组合电路的阻抗；相量图；电流电压谐振；有效功率。

2.4.1 单振荡器

简谐振动：运动方程，频率，角频率和周期。物理摆及其缩减长度。不稳定平衡区附近的行为。阻尼振荡的指数衰减；正弦强迫振荡器的共振：稳态振荡的振幅和相移。LC电路的自由振荡；力电类比；正反馈是不稳定的来源；在LC谐振器中通过反馈产生正弦波。

2.4.2 波

谐波的传播：相位是空间和时间的线性函数；波长、波矢、相速度和群速度；耗散介质中波传播的指数衰减；横波和纵波；经典多普勒效应。非均匀介质中的波：费马原理，斯奈尔定律。声波：速度是压力（杨氏模量或体积模量）和密度的函数，马赫锥。波所携带的能量：与振幅的平方成比例，能流的连续性。

2.4.3 干涉和衍射

波的叠加：相干性、拍频、驻波、惠更斯原理、薄膜引起的干涉（仅限强度最小值和最大值的条件）。单缝和双缝衍射，衍射光栅，布拉格反射。

2.4.4 电磁波与介质的相互作用

介电常数与频率的关系（定性）；折射率；电磁波在透明和不透明材料中的色散和耗散。线极化；布鲁斯特角；偏振器；马吕斯定律。

2.4.5 几何光学与光度学

几何光学近似：光线和光学图象；部分阴影和完全阴影。薄透镜近似；理想薄透镜成像的构造；薄透镜方程；光通量及其连续性；照度；发光强度。

2.4.6 光学器件

望远镜和显微镜：放大率和分辨率；衍射光栅及其分辨率；干涉仪。

时间和空间坐标、能量和动量的相对论原理和洛伦兹变换；质能关系；时空间隔和静止质量的不变性。速度叠加；时间膨胀；长度收缩；同时的相对性；光子的能量和动量与相对论多普勒效应；相对论运动方程；粒子的弹性和非弹性相互作用的能量和动量守恒。

2.6.1 概率波

粒子作为波：频率和能量之间的关系，波矢量和动量之间的关系。类氢原子（仅圆形轨道）和抛物势的能级；角动量的量子化。时间和能量、坐标和动量的结合对的不确定性原理（作为一个定理，作为一种估计工具）。

2.6.2 物质结构

类氢原子的发射光谱和吸收光谱（对于其他原子-定性），以及由于分子振荡而产生的分子的发射光谱和吸收光谱；激发态的谱宽和寿命。费米子的泡利不相容原理。粒子（电荷和自旋知识）：电子，电子中微子，质子，中子，光子；康普顿散射。质子和中子是复合物。原子核，原子核的能级（定性）；α、β和γ衰变；核裂变、核聚变和中子俘获；质量亏损；半衰期和指数衰变。光电效应。

2.7.1 经典热力学

热平衡和可逆过程的概念；内能、功、热；开尔文温标；熵；开放、封闭、孤立系统；热力学第一和第二定律。理想气体动力学理论：阿伏伽德罗数、玻耳兹曼常数和气体常数；分子的平动和压力；理想气体定律；平移、旋转和倾斜自由度；均分定理；理想气体的内能；分子的均方根速度。等温、等压、等容和绝热过程；等压和等容过程的比热；理想气体正反向卡诺循环及其效率；非理想热机的效率。

2.7.2 热传递与相变

相变（沸腾、蒸发、熔化、升华）和潜热；饱和蒸气压，相对湿度；沸腾；道尔顿定律；导热性的概念；热流的连续性。

2.7.3 统计物理学

普朗克定律（定性解释，无需记忆）、维恩位移定律；斯特藩-玻尔兹曼定律。

进行实验所需的理论知识必须包含在本大纲的第2节中。

实验问题应至少包含一些没有详细描述的实验程序（设置、直接测量的所有量的列表以及用于计算的公式）的任务。

实验问题可能包含隐含的理论任务（推导计算所需的公式）；不应该有明确的理论任务，除非这些任务是用来考察对给定实验装置的操作原理的理解或待研究现象的物理原理的理解，并且不涉及过多的数学计算。

直接测量的预期次数和数值计算的规模不应该太大，以至于占用大部分分配的时间：考试应该考察实验创新能力，而不是学生完成技术任务的速度。

*学生应具备以下技能。*

了解实验室工作的标准安全规则。尽管如此，如果实验装置存在任何安全隐患，则应在赛题文本中包含相应的警告。应避免有重大安全隐患的实验。

熟悉理论部分提到的测量物理量的最常用实验技术。

熟悉常用的简单实验室仪器和数字和模拟版本的设备，如卡尺、游标秤、秒表、温度计、万用表（包括欧姆表和交流/直流电压表和电流表）、电位计、二极管、晶体管、透镜、棱镜、光学支架、热量计等。

学生可能不熟悉的复杂实用设备不应成为主要问题。对于复杂的设备（如示波器、计数器、速率计、信号和函数发生器、光电门等），必须向学生提供说明。

意识到仪器可能影响实验结果。

熟悉提高实验精度的基本技术（例如，测量多个周期而不是单个周期，尽量减少噪声的影响等）。

知道如果要确定物理量的函数依赖性，则所取数据点的密度应与该函数依赖性的局部特征标度相对应。

用合理数量的有效数字表示最终结果和实验不确定度，并正确舍入。

识别主要误差源，合理估计直接测量的实验不确定度的大小（使用文件中的规则，如果提供）。

区分随机误差和系统误差；能够通过重复测量来估计和减少前者。

用任何合理的方法（如线性近似法、模数加法或毕达哥拉斯加法）求出被测函数的量的绝对和相对不确定度。

通过适当选择变量并将直线拟合到实验点，将相关性转换为线性形式。以图形方式或使用计算器的统计功能（任何一种方法均可接受）找到线性回归参数（斜率、截距和不确定性估计）。

为图形选择最佳比例尺寸，并用误差条绘制数据点。

通过因子分解和扩充表达式来简化公式。求解线性方程组。求解方程和方程组，得到二次方程和双二次方程；符合物理意义的方案的选择。算术级数和几何级数之和。

三角函数、反三角函数、指数函数、对数函数和多项式的基本性质。

这包括关于角和的三角函数的公式。解三角函数、反三角函数、对数函数和指数函数的简单方程。

度和弧度作为角度的替代度量。内错角或外错角的相等，对顶角相等。相似三角形的识别。三角形、梯形、圆形和椭圆形面积；球体、圆柱体和圆锥体的表面积；球体、圆锥体、圆柱体和棱柱体的体积。正弦定理和余弦定理，内接角和中心角的性质，泰勒斯定理。三角形的中心和质心。学生应熟悉圆锥曲线的性质，包括圆、椭圆、抛物线和双曲线。

向量和、点积和叉积的基本性质。二重叉积和标量三重积。矢量时间导数的几何解释。

复数的和、乘、除；实部和虚部的分离。复数的代数、三角和指数表示之间的转换。二次方程的复根及其物理解释。

概率的计算是物体数量或事件发生频率的比值。平均值、标准差的计算以及组平均值标准差的计算。

求初等函数的导数，以及其和、积、商和嵌套函数的导数。积分是微分的逆过程。在简单的情况下寻找定积分和不定积分：初等函数、函数之和以及对线性相关参数使用替换规则。用换元法作无量纲定积分。导数和积分的几何解释。利用初始条件求积分常数。梯度的概念（不需要偏导数形式）。

使用基于泰勒级数的线性和多项式逼近。方程和表达式的线性化。摄动法：根据未摄动解计算修正。用梯形法或加矩形法进行数值积分

本教学大纲参考来源