“材料物理化学”绪论课的教学设计 材料物理化学绪论课的教学设计 摘要：在材料物理化学绪论课的教学过程中，结合实例，采用启发式教学，围绕什么是材料物理化学、为什么要学习这门课程、本课程学习什么内容、怎样学好该课程等进行教学设计，激发了学生学习的兴趣与信心，取得了满意的教学效果。 关键词：材料物理化学；绪论课；教学设计 作者简介：胡宗智（1966-）,男，湖北咸宁人，三峡大学机械与材料学院，副教授；赵君（1980-），男，山东泰安人，三峡大学机械与材料学院，副教授。（湖北宜昌443002 ） 中图分类号：G642.44文献标识码：A文章编号：1007-0079 （ 2012 ） 01-0058-02 材料物理化学课程在材料类专业工程技术人员的整体知识结构及能力 结构的培养方面具有极其重要的作用，同时也是学好后续专业课程如材料科学基础、材料合成与制备、功能材料、腐蚀与防护等课程的基础。国家自然科学基金
委员会在自然科学学科发展战略调研报告物理化学卷中指出：实践表明，凡是具
有较好物理化学素养的大学本科毕业生，适应能力强，后劲足。由于有较好的理 论基础，他们容易触类旁通、自学深造，能较快适应工作的变动，开新的研究阵地，从而有可能站在国际科技发展的前沿。[1] 绪论是全书的灵魂。通过绪论的学习，使学生了解课程的学习内容、 明确学习方向、掌握学习方法。材料物理化学是三峡大学（以下简称我校）金属材料工程专业和材料成型及控制工程专业的主干学位课程，通过调研国内外材料专业课程的设置情况，并结合我校专业特点及培养方向，将原针对材料专业开设的物理化学课程更名为材料物理化学，并选用由邵光杰主编的适合材料类专业的物理化学作为教材。该课程是材料学科的核心专业基础课程，对培养学生的物理化学基础知识、分析与解决问题、创新能力起到关键作用。但是该课程概念多、抽象、内容庞杂、公式多且应用条件严格，加上课程改革，理论课时数减少，学生在学习材料物理化学课程的过程中，普遍感到难学、难记、不易理解和掌握。 如何激发学生学习该课程的兴趣，提高课程的教学质量，绪论课在整个课程教学中有着举足轻重的地位。笔者结合多年来的教学实践，就如何讲好材料物理化学绪论课谈几点心得。 一、开门见山，明确课程研究对象、特点及地位 教学之初，首先让学生了解什么是材料物理化学？许多初次接触该课 程的学生并不清楚，在绪论课中教师要开门见山介绍材料物理化学的概念，它的英文是materials physical chemistry ,而非materials physics and chemistry , 使学生对材料物理化学的概念有一个正确的认识，它不是物理加化学，而是化学一级学科下的一门二级学科。在教学过程中，列举几个简单的化学现象与物理现象紧密联系的实例，如炭燃烧发生化学反应同时伴随着放出热量等物理现象；光照使照相底片感光等。并利用动画设计吸引学生注意力，突出课程的地位。课程导
无机非金属材料物理化学知识点整理无机非金属材料为北航材料学院2009年考研新加科目，考试内容包括大三金属方向限选课《无机非金属材料物理化学》（60%左右）和大四金属方向限选课《特种陶瓷材料》（40%左右）。参考书：陆佩文主编《无机材料科学基础》，武汉理工大学出版社，1996年。本资料由陆晨整理录入。祝愿大家考出好成绩。 第一章无机非金属材料的晶体结构 第一节：概述 一、晶体定义：晶体是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。 二、晶体结构=空间点阵+结构单元 三、晶体的基本性质： 1、均一性 2、各向异性 3、自限性 4、对称性 5、稳定性 四、对称性、对称元素、七大晶系、十四种布拉菲格子 结晶符号1、晶面符号——米勒指数(hkl) 2、晶棱符号[ uvw] PS：其实只要看了金属学，这些就都会了，懒得写了… 第二节：晶体化学 一、离子键、共价键、金属键、分子间力、氢键定义、特点（大家都知道的东西…） 二、离子极化： 三、鲍林规则（重点）： 鲍林第一规则──配位多面体规则，其内容是：“在离子晶体中，在正离子周围形成一个负离子多面体，正负离子之间的距离取决于离子半径之和，正离子的配位数取决于离子半径比”。 鲍林第二规则──电价规则指出：“在一个稳定的离子晶体结构中，每一个负离子电荷数等于或近似等于相邻正离子分配给这个负离子的静电键强度的总和，其偏差≤1/4价”。静电键强度S=正离子数Ｚ＋/正离子配位数n ，则负离子电荷数Ｚ＝∑Si=∑(Zi+/ni)。 鲍林第三规则──多面体共顶、共棱、共面规则，其内容是：“在一个配位结构中，共用棱，特别是共用面的存在会降低这个结构的稳定性。其中高电价，低配位的正离子的这种效应更为明显”。
物理化学复习提纲 一、 热力学第一定律 1. 热力学第一定律：ΔU= Q-W (dU=δQ -δW,封闭体系、静止、无 外场作用) *热Q,习惯上以系统吸热为正值，而以系统放热为负值；功W ，习惯上以系统对环境作功为正值，而以环境对系统作功为负值。 **体积功δW=（f 外dl ＝p 外·Adl ）=p 外dV=nRT ?21/V V V dV =nRTlnV 2/V 1=nRTlnp 1/p 2 2. 焓：定义为H ≡U+pV ；U ，H 与Q ，W 区别（状态函数与否？） 对于封闭体系，Δ H= Qp, ΔU= Qv, ΔU= -W （绝热过程） 3. Q 、W 、ΔU 、ΔH 的计算 a. ΔU=T nCv.md T T ?21= nCv.m(T 2-T 1) b. ΔH=T nCp.md T T ?21= nCp.m(T 2-T 1) c. Q ：Qp=T nCp.md T T ?21；Qv=T nCv.md T T ?2 1 d. T ，P 衡定的相变过程：W=p (V 2-V 1)；Qp=ΔH=n ΔH m ；ΔU=ΔH-p(V 2-V 1) 4. 热化学 a. 化学反应的热效应,ΔH=∑H(产物)-∑H （反应物）＝ΔU+p ΔV (定压反应) b. 生成热及燃烧热，ΔfH 0m （标准热）；ΔrH 0m （反应热） c. 盖斯定律及基尔戈夫方程
[G.R.Kirchhoff, (?ΔH/?T)=C p(B) -C p(A)= ΔCp] 二、 热力学第二定律 1. 卡诺循环与卡诺定理：η＝W/Q 2=Q 2+Q 1/Q 2=T 2-T 1/T 2,及是 (Q 1/T 1+Q 2/T 2=0)卡诺热机在两个热源T 1及T 2之间工作时，两个热源的“热温商”之和等于零。 2. 熵的定义：dS=δQr/T, dS ≠δQir/T (克劳修斯Clausius 不等 式, dS ≥δQ/T ；对于孤立体系dS ≥0，及孤立系统中所发生任意过程总是向着熵增大的方向进行)。 熵的统计意义：熵是系统混乱度的度量。有序性高的状态 所对应的微观状态数少，混乱度高的状态所对应的微观状态数多，有S=kln Ω, 定义：S 0K =0, 有 ΔS=S (T)-S 0K =dT T Cp T ??/0 3. P 、V 、T 衡时熵的计算： a. ΔS=nRlnP 1/P 2=nRlnV 2/V 1(理气，T 衡过程) b. ΔS=n T T nCp.md T T /21?(P 衡，T 变) c. ΔS=n T T nCv.md T T /21?（V 衡，T 变） d. ΔS=nC v.m lnT 2/T 1+ nC p.m lnV 2/V 1(理气P 、T 、V 均有变化时) 4. T 、P 衡相变过程：ΔS=ΔH 相变/T 相变 5. 判据： a. ΔS 孤｛不能实现可逆，平衡不可逆，自发000?= ? （ΔS 孤＝ΔS 体+ΔS 环, ΔS 环＝－Q 体/T 环）
