清华大学 · 04_钱学森力学班

2026-07-28 · 备考资料 · 鸡蛋强基计划综合评价

钱学森力学班（行健书院）

Tsien Excellence in Engineering Program (TEEP)

A. 项目画像与考察重点

钱学森力学班（简称"钱班"）创办于2009年，是清华学堂人才培养计划的首批数学/物理/化学/计算机/力学五大试验班之一，也是其中唯一以工程科学为内核的拔尖班。钱班依托清华大学航天航空学院设立，本科授"理论与应用力学"学位，自2020年起由新成立的行健书院负责培养管理，与强基计划行健书院（含力学、车辆、能源等方向）共享书院制土壤，但钱班保持独立招生的特有培养方案与进阶式研究学习体系。

钱班由郑泉水院士长期主导，核心范式是"进阶式研究学习"：学生从低年级起即在导师课题组围绕真实科学/工程前沿问题开展探索，通过ORIC（Open Research for Innovation Challenge）海外研修、X-idea交叉创新挑战、暑期科研及毕业论文贯通，以"做研究"的方式"学力学"。其人才评价强调郑泉水提出的"五维模型"——智慧、内生动力、开放性、坚毅力、领导力，而非单纯看竞赛奖牌或高考分数。

2026年选拔面向已被清华录取的新生（含已录取的强基行健书院学生），报名窗口为2026-07-27至08-19，选拔以综合面试方式进行，不再单独设笔试。面试重在甄别"有志于通过科技改变世界、造福人类的创新人才"：既考察科学好奇心、物理图像与工程直觉，也考察自我驱动力、抗挫折能力与开放协作精神。下文真题即围绕这两大轴展开。

关键词： 清华学堂计划行健书院理论与应用力学进阶式研究学习 ORIC / X-idea 五维评价模型郑泉水院士科技改变世界

B. 核心概念速查

概念速查：

工程科学：以数学与力学为根基、面向真实工程问题的应用基础学科范式。

进阶式研究学习：从低年级真实课题入手、由浅入深贯通本科科研的培养路径。

钱学森之问：为何我们的学校总培养不出杰出人才——钱班创办的初心命题。

结构超滑：郑泉水开创的界面零摩擦现象，是微纳器件与柔性电子的前沿方向。

ORIC：Open Research for Innovation Challenge，钱班海外开放科研研修项目。

量纲分析：利用物理量量纲齐次性作估算与建模的"无方程"方法。

费米问题：用合理拆解与数量级估算回答看似无从下手的问题。

共振：外激励频率接近系统固有频率时振幅剧增的动力学现象。

C. 面试真题（Q1–Q20）

Q1你为什么选择申请钱学森力学班，而不是其他试验班或常规专业？

参考回答

我的选择基于三点契合。其一，钱班以"力学"这一工程科学之母为根基，既能深入物理本质又直接面向航空航天、机器人等真实工程，符合我希望"用第一性原理理解世界"的取向。其二，我认同进阶式研究学习：与其先囤知识再谈应用，不如在真实课题中带着问题学，这更贴近科研的真实形态。其三，钱班的五维评价鼓励内生动力与开放性，我是一个愿意为感兴趣的问题长期投入的人。综上，钱班是把"好奇心"制度化为培养路径的地方，这正是我想要的。

备考提示：避免空谈"清华最好"，要落到力学学科特质与钱班独有机制，并呼应五维模型。

Q2请讲一件你做过的最有创造性、最能体现你独特想法的事。

参考回答

高二时我自制了一台"随光照转向"的桌面太阳能追踪器。课本方案是双轴电机加光敏电阻阵列，成本高且笨重。我换了个思路：用一面装满水的凸透镜聚焦阳光，焦斑位置随太阳移动，再用温差驱动石蜡活塞推动镜面微调——纯被动、零耗电。虽精度不及电子方案，但它把"追踪"这一控制问题转化成了"热—机械"的自然耦合，让我第一次体会到"换个物理机制就能绕开复杂系统"的创造快感。这件事也让我意识到，创新常源于对约束的重新定义，而非堆砌技术。

备考提示：创造性≠成功落地，关键是展现"洞察约束—重构问题—低成本方案"的思维链。

Q3有没有一个问题让你长期痴迷、反复钻研过？讲讲过程。

参考回答

我长期痴迷"为什么打水漂的石头能跳那么多次"。起初以为是靠旋转，后来查到2004年Nature论文给出临界角公式：弹跳次数正比于旋转角速度与入射角的某个幂次。我用不同形状瓶盖在浴缸里做粗糙实验，发现扁椭圆比圆片跳得多，印证了旋转提供陀螺稳定性。这个看似无聊的问题，串起了刚体动力学、流体冲击与无量纲数。它教会我：伟大机制常藏在小事里，而"长期痴迷"本身就是研究者的燃料——这正是钱班看重的"内生动力"。

备考提示：展示从现象→追问→自学→实验验证的闭环，比问题本身高大上更重要。

Q4如何看待科研与学习中的失败和试错？

参考回答

我把失败理解为"信息"而非"判决"。在进阶式研究学习中，低年级学生本就在探索无人区，走不通的路径恰恰划定了可行域的边界。我的经验是：每次失败都强制写一句"它排除了什么"，把负结果转化为知识资产。更重要的是区分"可归因的失败"与"随机噪声"——前者值得深挖，后者不必纠结。钱班强调坚毅力，正是因为在真实科研里，99%的时间在排除错误答案，真正突破来自对那1%线索的死磕。试错不是浪费，是贝叶斯更新。

备考提示：用"负结果也是结果"的科研观回应，避免把它说成鸡汤式励志。

Q5钱班理念强调"通过科技改变世界、造福人类"，你如何理解这句话？

参考回答

我认为这句话有三层。第一层是"科技"作为杠杆：力学这类基础学科看似抽象，却是桥梁、飞行器、芯片散热的底层逻辑，掌握它等于握住了改变物理世界的工具。第二层是"改变世界"的方向感：钱学森当年归国造导弹，是把学问锚定在国家与人类的真实需求上，而非发论文自娱。第三层是"造福人类"的伦理约束——技术必须向善。作为钱班学子，我理解这份使命不是口号，而是选题时的自觉：做"重要且困难"的问题，让研究最终落到地面、落到人。

备考提示：把宏大叙事落到"学科工具性+价值导向"，最好结合自身可能的选题。

Q6谈谈你的一段领导或团队协作经历，你在其中扮演什么角色？

参考回答

去年我带队参加青少年科创赛。团队三人背景各异：我负责物理建模与统筹，另两位分别擅长电路与写代码。冲突出现在中期——我们认为该先做仿真再搭实物，但时间不够。我做了两件事：一是把目标拆成"最小可验证原型"，先跑通再迭代；二是把分歧摆到白板上逐条量化利弊，而非凭感觉争论。最终我们如期完赛并获奖。我体会到领导力不是"指挥"，而是搭建让每个人发挥的结构、在不确定时做有依据的决断——这与钱班五维中"领导力"的内核一致。

备考提示：突出"结构化决策+激发他人"，比单纯说"我带领大家"更有说服力。

Q7钱班有动态流转与长周期培养，你如何看待"转出机制"和七八年的投入？

参考回答

我理解钱班的动态流转不是"淘汰"，而是"双向适配"：它承认研究型人才需要试错来找到真正契合的方向，也保护那些发现自己更适合别处的学生。对我而言，长周期不是风险而是特权——进阶式研究学习本就需要时间让兴趣长成能力。我评估过自己的耐受度：我享受"慢变量"，愿意为一两个问题花几年。当然我也清醒：若未来证实自己志不在此，理性转出比硬撑更负责任。把流转机制当成"诚实校准"，而非"失败标签"，是我对它的态度。

备考提示：展现对长周期的成熟认知，既不盲从也不恐惧流动，强调自我认知。

Q8谈谈钱学森的生平与他的工程科学思想，以及"钱学森之问"。专业重点

参考回答

钱学森是应用力学家、航天工程奠基人，早年师从冯·卡门，在可压缩流动、火箭与喷气推进上贡献卓著，归国后主持"两弹一星"工程。他的思想有两条主线：一是"工程科学"——主张从工程问题中提炼普适科学原理再反哺工程，而非经验试错；二是"系统工程"与"工程控制论"，强调用控制论与整体论统筹复杂巨系统。他晚年提出"钱学森之问"：为何我们的学校总培养不出杰出人才。钱班正是以力学为切口、以研究型培养回应此问——把"杰出"定义为能定义并解决重大问题的创新型人才。

备考提示：串联"工程科学—控制论—系统工程—钱学森之问—钱班使命"这条逻辑线。

Q9牛顿第一、第二定律看似简单，你认为"惯性系"意味着什么？专业重点

参考回答

牛顿定律并非在所有参考系都成立，它只在"惯性系"——即不受外力时保持静止或匀速直线运动的参考系——中成立。地球表面近似惯性系但有自转离心与科氏力修正，严格说只是"局部惯性系"。第二定律F=ma中的a必须相对惯性系测量。这揭示一个深刻点：力学定律的形式依赖于参考系的对称性，而"惯性"本质是时空的几何性质。钱班看重这种"跳出公式看前提"的素养——能指出定律的适用边界，比会套公式更接近物理本质，也避免了在旋转系等非惯性系里误用牛顿定律。

备考提示：主动点出"适用条件/参考系对称性"，展现物理图像的深度而非刷题熟练度。

Q10牛顿第三定律"作用力与反作用力相等反向"，常见误解有哪些？专业重点

参考回答

最大误解是"既然等大反向，为何还能加速"——原因在于作用力和反作用力作用在不同物体上，不能相互抵消。例如人推墙，墙对人的反作用力作用在"人"上，与地面对人的摩擦共同决定人是否后退。另一误解是认为第三定律永远成立：在电磁相互作用中存在推迟效应与场动量，两电荷间的力在相对论情形下未必严格等大反向；接触力则可视为电磁力的宏观表现。钱班面试常借此考察你是否分清"系统内部/外部力"以及"何时守恒"——这是分析多体问题的根基。

备考提示：用"不同物体+系统内外"破题，并适度提及相对论/场动量体现知识边界。

Q11能量守恒与动量守恒有何区别？各在什么条件下成立？专业重点

参考回答

两者守恒条件不同。动量守恒要求系统所受合外力为零（或远大于内力的时间尺度内近似守恒），与参考系无关但需同一惯性系。机械能守恒则要求只有保守力做功、无非保守力（如摩擦、空气阻力）耗散。关键区别：动量守恒不受能量耗散影响（完全非弹性碰撞动量仍守恒但动能不守恒）；而机械能可转化为内能。例如两块泥巴对撞粘在一起，动量守恒但动能损失最大。实战中我习惯先判外力再判耗散：爆炸、碰撞常先动用量自动量，再据是否弹性决定是否用动能。

备考提示：用"非弹性碰撞"反例厘清两者独立，强调"先看条件再选工具"。

Q12什么是共振？用塔科马大桥事故讲讲它的工程含义。专业重点

参考回答

共振发生在外激励频率接近系统的固有频率时，能量被高效注入，振幅急剧放大。1940年塔科马海峡大桥在中等风速下扭转振动失稳垮塌，经典解释是卡门涡街的涡脱落频率与桥的扭转固有频率耦合，形成锁定共振——风这一周期性侧向力持续"踩在点上"。更现代的视角是"气动弹性颤振"：结构运动改变流场、流场又放大运动的正反馈。工程含义深刻：设计必须避开激励频段、增加阻尼或改变刚度；也提醒我们，线性小振动理论里"小幅安全"的假设在大变形下会失效，非线性与流固耦合不可忽视。

备考提示：从"涡脱落频率匹配固有频率"讲到"气动弹性颤振"，体现流固耦合的工程直觉。

Q13飞机机翼升力来自"上下表面路程差"的说法正确吗？专业重点

参考回答

这个"等时假设"是常见误导。伯努利原理（流速大压强小）本身没错，但"空气上下同时到达后缘"并不成立，上表面空气其实更早到达。真正原因是机翼攻角使气流偏转向下（下洗），由动量守恒（牛顿第三定律）产生向上的反作用力；同时上表面流速确实更大、压强更低，两者一致。升力是"压强分布积分+下洗动量变化"的共同结果。此例说明：好的工程直觉要警惕"漂亮但错的简化故事"，必须从控制体动量法与压强积分双重验证——这也是钱班训练的核心。

备考提示：先指出"等时假设错误"，再用"攻角下洗+伯努利"给出正确物理图像。

Q14什么是应力、应变？为何工字梁比实心方梁更"高效"？专业重点

参考回答

应力是单位面积内力（正应力/剪应力），应变是相对变形（线应变/剪应变），二者经本构关系（如胡克定律σ=Eε）联系。梁弯曲时中性轴处应力近零、上下缘最大，材料"贡献"沿截面高度线性分布。工字梁把大部分材料放在离中性轴最远的上、下翼缘，使截面惯性矩最大化、抗弯最强，而腹板只需抗剪——同等用材下抗弯刚度远高于实心方梁，这就是"把材料用在刀刃上"的结构效率。钱班看重这种"从载荷路径反推最优构型"的拓扑直觉，它是轻量化设计与仿生的根基。

备考提示：用"弯曲应力沿高度分布+惯性矩"解释，落到"材料按载荷路径布置"。

Q15不用查公式，用量纲分析推导单摆小角度周期的形式。专业重点

参考回答

设周期T只依赖摆长l、重力加速度g、质量m。量纲：T=[T]，l=[L]，g=[L T^-2]，m=[M]。因单摆小振动与质量无关（伽利略早已发现），先排除m。要让[T]由l和g组合：唯一齐次形式是T ∝ l^a g^b。代入量纲[T]=[L]^a[L T^-2]^b=[L]^{a+b}[T]^{-2b}，比对得-2b=1→b=-1/2，a+b=0→a=1/2。故T=C·√(l/g)，C为无量纲常数，小角度下恰为2π。这就是白金汉π定理的极简示范：无需动力学方程即得依赖关系，是钱班"物理直觉+建模"能力的标志性方法。

备考提示：现场口头推导时先排除m，再解指数，强调"π定理"而非背结果。

Q16估算一座城市跨河大桥在日常车流下的总受力数量级。专业重点

参考回答

这是费米估算。取双向六车道，高峰约每车道每秒1辆车、均重2吨→6×2×10^4 N/s≈1.2×10^5 N/s持续载荷。但桥上同时存车数更关键：假设桥长1km、车间距30m，单道约33辆、六道200辆，总重≈200×2×10^4=4×10^6 N≈4000 kN。再加结构自重：混凝土桥面约每延米10吨→1km即10^7 kg≈10^8 N，远大于活载，故常规设计由自重主导、车流为活载扰动。结论：总竖向力量级10^8 N，活载占比约4%。估算价值在于快速判断"谁主导"，再决定精细化对象。

备考提示：分"活载vs自重"两步，给出量级与占比，展现拆解而非精确。

Q17现场题：请设计一套装置，帮助视障人士感知前方的台阶或障碍物。专业重点

参考回答

我的设计框架分四步。①感知：用低成本超声波或ToF模块向下前方测距，识别"高度突变"即台阶边缘。②处理：微控制器设阈值与滑窗滤波，区分台阶与临时杂物，降低误报。③反馈：避开视觉，用震动（腕带不同频率对应距离）或骨传导音频提示，符合无障碍交互。④能效与形态：纽扣电池+间歇唤醒，做成鞋尖贴片或手杖头。力学相关点在于：装置需轻、重心低、抗冲击，且反馈延迟要小于人步频（约0.5s）才有效。我会在原型阶段用3D打印外壳并实测召回率，而非直接追求完美。

备考提示：用"感知—处理—反馈—形态"框架作答，并主动点出力学约束（轻、延迟）。

Q18力学如何与航空航天、机器人、柔性电子等前沿结合？讲讲结构超滑。专业重点

参考回答

力学是这些前沿的"底层操作系统"。航空航天依赖空气动力学与结构力学；机器人靠刚体/柔体动力学与控制；柔性电子则需连续介质力学预测弯折疲劳。郑泉水院士开创的"结构超滑"——两晶体界面在特殊取向/洁净下实现近零摩擦与磨损——正是力学跨界典范：它从界面力学出发，催生微纳发电机、超低功耗开关与柔性传感。我的理解是：前沿不在学科边界之内，而在"用力学语言重新描述新问题"的能力。钱班鼓励学生跨到材料、信息、生医，正是因为力学提供可迁移的第一性原理工具箱。

备考提示：以"结构超滑"为锚点，串起"力学是跨前沿的通用语言"的叙事。

Q19在AI与计算如此强大的今天，力学这类"经典学科"还有价值吗？专业重点

参考回答

价值不仅没减，反而被放大。其一，AI/仿真需要"可信的物理约束"——纯数据驱动易在非分布内失效，而力学方程提供守恒律等强先验，是物理信息神经网络（PINN）的基石。其二，真正创新常来自"提出新机制"，这依赖人对物理图像的直觉，而非拟合。其三，海量仿真与实验仍需人设定问题、判断结果合理性。钱班培养的不是"会算的人"，而是"会定义问题、懂机理、能驾驭AI工具"的设计者。经典力学给的是思维方式：拆解、量级、对称性——这是AI替代不了的元能力。

备考提示：立论"AI需要物理先验+人类定义问题"，把力学升维为元能力。

Q20如果用一句话回应"钱学森之问"，并说明你将在钱班如何行动？专业重点

参考回答

我的回应是：杰出人才不是"教"出来的，而是在真实难题与自由探索中被"唤醒"的。因此我在钱班的行动有三：第一，尽早进组，把ORIC、X-idea当成主战场而非点缀，在研究中而非课堂里长能力；第二，主动跨出力学，去碰材料、AI、生医的边界，训练"重构问题"的开放性；第三，刻意锻炼坚毅力与领导力——做长期项目、带小团队，让五维真正长在自己身上。钱学森之问的答案或许没有终点，但我愿成为那群"用科技改变世界"的答卷人之一。

备考提示：收束全篇，把"五维+进阶式研究"转化为个人可执行的三年路线图。