全国青少年未来工程师设计与技能竞赛活动是一项综合运用科学、技术、工程与数学知识的创新活动。命题设计本着简单、适用范围广和低成本原则,使参加者在生活中就可以找到适合的材料。
为使竞赛具有延续性和积累知识经验,竞赛组委会提供常规命题若干。地区挑战赛的竞赛题目和全国总决赛相似,但在某些具体细节和竞赛难度上有所差异。
根据往年参赛情况,竞赛内容具有较宽的年龄适用性,因此所有题目都对低龄选手开放(例如初中生和小学生可以参加高中组竞赛;小学生可以参加初中组竞赛。)
本文是对地区挑战赛和全国总决赛的题目说明,地方竞赛组织者可以在地区挑战赛题目基础上加入其他新的竞赛命题,丰富竞赛内容。
为鼓励全国总决赛的参加者展示其实战能力,组委会在竞赛中设有参赛选手“即席发挥”环节:
1.组委会安排与竞赛主题相关的现场设计与制作题目,要求参赛队现场就地取材完成。具体内容待定。
2.全国总决赛优胜队现场答辩。答辩内容为其设计思路和实验过程。
3.组委会保留对全国总决赛题目做现场细微调整的权力,如增加细节要求、调整对抗时间等。
每个项目均由以下几个部分组成:
1.挑战赛项目说明:
¨ 项目名称
¨ 项目性质:(比赛类项目,展示类项目)
¨ 适用学生年级
¨ 项目要求描述
2.总决赛补充要求:
总决赛题目在挑战赛题目基础上略做调整,增加了一些补充要求。
地区挑战赛
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项目名称
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纸桥承重设计
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项目性质
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可以事先制作,也可现场制做
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适用学段
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不限年龄
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项目要求
描 述
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用纸为原料设计并制造一座桥,将其置于相距220mm的桥墩上,在中间压重物,以纸桥在破坏前的最大承重量多少排列名次。
1. 制作纸桥的全部材料为纸。纸与胶由参赛队自行选择(如果定为现场制作比赛,纸与胶由当地组委会统一提供)。制作完成后的纸桥总重量不得超过30克。
2. 纸桥的宽度不得小于50mm,在中间有一平面。
3. 比赛时纸桥的加载重物为杠铃片。第一个压在纸桥上的杠铃片直径不得大于100mm。其它加载杠铃片都放在它上面,并且不得与纸桥有任何接触。
4. 加载工作由参赛队员在指导教师保护下进行。加载完毕,双手离开作品及操作物后裁判员开始计时。重物能在桥上停留3秒钟即为加载成功。
5. 每人可加载三次,取最高成绩。
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全国总决赛
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补充要求
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决赛现场比赛的备选题目,不是必选。
所用纸和胶由组委会现场提供,胶选用透明胶条和双面胶。
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地区挑战赛
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项目名称
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木桥承重设计
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项目性质
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比赛类项目
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适用学段
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小学高年级
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项目要求
描 述
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用天然木材制作一个桥(重量100克以内)。可以用胶粘接,但不可以用钉或其他材料加固。木桥放在跨度为0.5米两个桥墩之间(桥墩高约1.2米,桥的中间不可触地,且留出挂杠铃片的空间)。
成绩计算方法:
加载重量=Wg; 桥的重量=Wq
成绩=Wg/ Wq。
每参赛队可事先准备3座木桥,每队可以尝试3次,取最高成绩。
附图:往届木桥承重比赛图示。
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全国总决赛
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补充要求
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与地区挑战赛要求相同。
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地区挑战赛
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项目名称
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“航天器”发射
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项目性质
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比赛类项目
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适用学段
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初中组,初中以下可参加
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项目要求
描 述
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利用橡皮圈为动力发射一个航天器,达到一定高度后,航天器可放出一个或数个无动力飞行体来,利用高度势能在空中飞行,以这些飞行体中最长留空时间的长短排列名次。
1. 发射用橡皮圈由比赛组织者统一发放。根据场地大小,可用直径约60mm的橡皮圈1~2个;
2. “航天器”和“飞行体”可选用纸、木片、泡沫塑料、线和纺织品为材料,粘合剂不限;
3. 每次飞行从发射开始计时,到最后一个“飞行体”着地为止。以留空时间长短排列名次;
4. 若有“飞行体”落在障碍物上,则不计成绩;
5. 如“航天器”由于技术原因发射不出去或上升后不能放出“飞行体”视为障碍飞行,不算成绩。每人有3次起飞机会(可以使用不同的航天器),取最高飞行成绩。
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全国总决赛
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补充要求
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全国总决赛命题有以下补充:
1. 直径约60mm橡皮圈由组委会提供;
2. 选用橡皮圈数量由组委会赛前通知(1~3根);
3. 全国总决赛要求参赛队设计发射架(发射架材料不限),航天器从发射架上发射升空,要求参赛队员在距离发射架两米之外控制发射;
总分=30(发射成功)+30(航天器与飞行物分离成功)+飞行物留空时间(以秒计)。
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地区挑战赛
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项目名称
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机器人擂台赛
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项目性质
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比赛类项目
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适用学段
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高中组,高中以下可参加
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项目要求
描 述
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参赛双方各出一个可控(遥控或线控)机器人,从场地的两个对角线端点出发展开格斗。每方的场地边缘上各放置5个气球,每个机器人身上也各有1个气球。在每场120秒的竞赛时间内,以扎破对方气球的得分多少评胜负。
1.场地为半个标准的乒乓球台。四周无边墙(请参考本节附图);
2.机器人的最大尺寸不可超过200mm。如是线控机器人,控制线须用细杆支起300mm高;
3.机器人的动力电池不可超过6个5号电池大小(长度和直径),可用酸性、碱性、镍镉、镍氢电池,但不可用锂电或燃料电池等其它电池;
4.机器人的控制方式可用有线或无线遥控。但每个使用无线遥控机器人的运动员都应准备两个不同频率的机器人或在同一个遥控机器人上可以更换不同的频率;
5.每个机器人上只可以安装1个长度不大于120mm的矛。矛的直径不大于40mm;
6. 竞赛所用的气球由组织者统一提供。其直径应大于60mm。气球在场地上放置的位置如图所示,每个球都用不干胶粘在场地上。
7. 参赛机器人的身上都要有一个气球。该气球位置由选手决定,但气球要完全暴露在外面,不得有遮挡,而且气球距地面的最大高度应小于120mm;
8. 竞赛开始前,双方的机器人分别在场地的两个对角上准备,当裁判员发出“开始”口令后,比赛开始。在60秒的比赛时间内,运动员不得再与机器人接触。线控机器人的操纵者也不能用线拉机器人或用线挡对方。
9. 每扎破对方的一个气球可得10分。若扎破对方机器人身上的气球,本场比赛的得分可加倍。以最后得分多少决胜负。若两队分数持平可加赛。每两场间有5分钟的维修或更换电池时间。裁判员三次点名不能出场者出局;
8.赛前,全体运动员抽签分组。小组内先进行循环赛,小组积分的胜出者再进行淘汰赛。具体分组办法待参赛队数确定下来再定。
附图:机器人擂台地区挑战赛场地规格示意图。圆圈代表气球,三角代表机器人,颜色代表比赛双方。场地为半个标准的乒乓球台。四周无边墙。
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全国总决赛
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补充要求
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全国总决赛命题有以下补充:
1. 场地为两个乒乓球半台,四周无边墙。半台之间距离0.5米,之间有两座宽0.3米的桥(请参考附图:机器人擂台挑全国总决赛场地规格示意图)。
2. 机器人的控制方式须用无线遥控。每个使用无线遥控机器人的运动员都应准备两个不同频率的机器人或在同一个遥控机器人上可以更换不同的频率;
3. 竞赛开始前,双方的机器人分别在各自场地的底边准备,当裁判员发出“开始”口令后,比赛开始。
附图:机器人擂台挑全国总决赛场地规格示意图。圆圈代表气球,三角代表机器人,颜色代表比赛双方。场地为两个乒乓球半台,四周无边墙。半台之间距离0.5米,之间有两座宽0.3米的桥。
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地区挑战赛
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项目名称
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超级战车比赛
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项目性质
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比赛类项目
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适用学段
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高中组,高中以下可参加
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项目要求
描 述
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设计和制作一个“超级战车”。它不但能在平地上行驶,还能越过水面“排除水雷”、冲过火场“灭火”、越过战区“歼敌”等……。
1. 战车的动力为小型直流电机,能源为电池。电池的体积不得超过1个5号电池。可用酸性、碱性、镍镉、镍氢电池,但不可用锂电或燃料电池等其它电池。电机的工作时间要控制在30秒钟(±3秒);
2. 比赛时“战车”侧面用线牵引着,以2m的半径(从战车中心算起)作圆周行驶,以30秒内的运行圈数和任务得分之和的多少排列名次;
3. 在直径4m、跑道宽0.6m的“战区”里,设有各种不同的作战任务,要求“超级战车”去完成。(请参考所附超级战车场地规范示意图)
¨ 排除水区浮雷:在600*600*30mm的水槽内充满水,有“水雷”10个。战车通过时每撞倒一个“水雷”可得10分。
¨ 灭火障碍:在灭火区里有5个“火焰”(火焰由小蜡烛模拟),战车每灭掉一个火焰可得10分。
¨ 歼灭阻击兵:在平路上设5个“阻击兵”,战车每撞倒一个得10分。
4. 30秒的比赛时间内,战车在圆周场地上每绕一圈可得40分;
5. 以战车完成任务得分与绕圈得分之和的多少排列名次。
附图:超级战车场地直径4m、跑道宽0.6m,有不同任务区域:水雷区;灭火区;阻击兵埋伏区(跑道上的三角所示)。
附图:水雷区的水槽规格为600*600*30mm,水槽内充满水,有“水雷”10个。
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全国总决赛
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补充要求
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全国总决赛命题有以下补充:
比赛半径比地区挑战赛的大。
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2.6. 自制乐器及表演
地方挑战赛
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项目名称
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自制乐器及表演
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项目性质
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团体展示类项目
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适用学段
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不限年级
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项目要求
描 述
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用生活中易得到的材料,自己设计和制作乐器,并进行现场演奏。至少有一件乐器可以独立演奏。以乐器音色、音准、表演的精彩性、乐曲的和谐优美和乐器设计制作的精巧性、创新性为评价指标,由专家和观众共同评分。
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全国总决赛
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补充要求
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要求由2人以上的组合表演。
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全国青少年未来工程师设计与技能竞赛
组织委员会
2005年12月28日