《材料物理性能》课程教学大纲-r

材料物理性能课程实验教学大纲（课程实验类）所属课程名称：材料物理性能英文名称：Physics properties of materials所属课程编号：面向专业：材料科学与工程课程总学时：32+16 ；实验学时：16 ；课程学分：2.5本大纲主撰人：梅建平张金山董岩（Tel：E-mail:）一、实验目的本实验课程面向材料类专业学生开设。

结合“材料物理性能”课程的理论学习，重点进行材料的热学、声学、磁学、电学、光学等物理性能测试分析方法的训练，使学生进一步理解并掌握材料物理性能的表征与测试，为今后从事先进物理特性材料（如功能材料等）的学习和研究打下良好的基础。

三、教学管理模式与注意事项1、学生必须完成全部“必做实验”。

在此基础上，可根据自己的兴趣爱好、能力强弱和时间多少，自主选择完成“选做实验”，至少完成3学时的“选做实验”，多做不受限制。

2、实验室实施全开放管理，学生实验时间自定（可在相关教学内容讲授之前或之后，但必须在课程结束之前完成所有的实验项目）并提前预约，以便安排。

3、学生在实验前必须认真预习实验讲义中的相关内容，明确实验的基本原理、目的要求及安全事项。

教师应在实验开始前，对学生的预习情况进行认真的检查和考核，并作必要的讲解和辅导。

4、要求学生严格遵守实验室管理条例和安全规范，强调安全操作。

学生须经指导教师认可后，方能离开实验室。

四、成绩评定与占课总成绩的比例按实验考勤、实验预习情况、必做和选做实验的完成情况、实验报告成绩等方面综合考评，实验成绩以占课程总成绩20%的比例纳入课程的总成绩。

五、设备及器材配置磁特性测量装置1套，单双臂两用电桥2套，直读式热膨胀仪2套，电子天平4台，导热系数测定仪1台，驻波管1台，折射率测试仪1套，其它附件及试样若干。

六、教材与参考资料1、伍洪标无机非金属材料试验，化学工业出版社，2002.62、梅建平、秦鸿根、董岩等材料物理性能实验指导书，东南大学讲义，2007.53、田莳材料物理性能，机械工业出版社，2000.3。

材料物理性能及测试一、课程说明课程编号：060308Z10课程名称（中英文对照）：材料物理性能及测试/ Physical Properties and Measurement of Materials课程类别：选修/学科专业基础课程学时/学分：24/1.5先修课程：物理化学、晶体学基础、固体物理、近代物理基础适用专业：材料科学与工程专业本科生教材、教学参考书：（1）龙毅主编，材料物理性能，XX大学出版社，2009年（2）田莳等编，材料物理性能，北京航空航天大学出版社，2008年（3）邱成军等编，材料物理性能，哈尔滨工业大学出版社，2003年二、课程设置的目的意义材料物理性能课程是材料科学与工程专业的四年制本科生选修的一门专业基础课。

通过本课程的学习，使学生掌握金属材料的各种性能及其影响因素，培养学生测定各种性能的动手能力，及研制新材料、开发新产品、改善生产工艺技术、提高材料性能的能力。

三、课程的基本要求材料物理性能是材料科学与工程专业的一门重要的基础课程，课程的基本要求是：（1）要求学生能够掌握表征材料物理性能的各类本征参数的物理意义和单位，以及这些参数在解决实际问题中所处的地位；能够运用所学到试验操作知识分析材料组成-结构-性能及其相互关系，并能运用相关的数学、自然科学知识对实验结果进行分析，得到合理有效的参数与结论。

（2）要求学生能够明确各类材料的性能与组成和结构的关系，掌握这些性能参数的规律；能够根据所学的专业知识对实验结果做出科学的解释，并能够对实验结果中的问题设计合理的解决方案。

四、教学内容、重点难点及教学设计本课程由金属材料的电学性能、热学性能及磁学性能构成。

主要内容为：概述，金属电阻及其影响因素，半导体，超导体，电性能的测试方法；材料的热熔、热膨胀；材料的导热性；材料的热电性、热稳定性；材料热导率的测量方法；磁性物理概述，原子和离子固有的磁矩，物质的抗磁性和顺磁性，铁磁性的分子场理论，亚铁磁性的分子场理论，铁磁体中的磁晶各向异性、磁致伸缩，磁畴与磁五、实践教学内容和基本要求本课程是一门工程性很强的学科基础课程。

《材料物理性能》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程目标（一）总体目标：《材料物理性能》是材料专业必修专业基础课，且为学位课程，也是多学科交叉的一门综合课程。

本课程系统讲解材料的声、光、电导、介电、磁、热、力学等物理性能，使学生能够掌握各种物理性能的结构起源、最重要的物理参数意义等基本理论、基本知识和基本研究方法，理解材料各种性能的物理模型、原理，了解各性能之间的联系与区别、了解材料物理性能与其他学科的联系；了解本学科的新成果和发展动态，提高学生分析问题和解决问题的能力，为今后的学习和工作打下扎实的专业基础。

（二）课程目标：课程的总体目标：通过本课程的教学，使学生具备下列能力：课程目标1掌握和理解材料的热学、电导、介电学、光学、发光、磁学和力学性能的物理模型、结构起源的核心因素、本证的物理参数及其意义；掌握评价各种物理性能的最关键的结构起因；课程目标2掌握分析影响各物理性能的因素；能够熟知评价各种物理性能的关键指标，提出对性能进行控制和改善的措施等；课程目标3掌握材料的声、光、电导、介电、半导、磁、热、力等物理性能之间相互作用及其产生的新的性能的变化规律；并初步会运用所学知识和理论从微观角度和分子角度去设计新型的功能材料，判断影响该物理性能的关键环节和参数。

课程目标4掌握材料物理性能与其他学科的联系；了解材料各种应用性能的研究领域中，其前沿课题、热点和难点问题与本课程知识点的联系，培养学生的科学精神、科学的思维方法，培养适应当今人才市场需求的厚基础、宽口径、工程性和科研性的人才。

（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系：通过本课程的学习，掌握材料物理性能的结构起因，准确把握评价材料物理性能的主要技术方法，确立材料的各种材料物理性能之间的相互关系及其制约规律、与其他学科的联系；从而为今后从事材料生产和新材料研究、开发提供坚实的理论基础。

表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表三、教学内容第一章材料的热学性能1.教学目标（1）理解声子的意义；认识材料的热学性能起源于材料的晶格振动；（2）系统掌握材料的热容和温度的关系;（3）理解热膨胀机理、热膨胀与其他性能的关系；（4）掌握材料热稳定性概念和评价方法、影响热稳定的因素，提高材料的热稳定性能2.教学重难点（1）从理论上理解声子的物理意义，分析不同处理的声子大小和物理性能的关系。

《材料物理》课程教学大纲一、《材料物理》课程说明（一）课程代码：（二）课程英文名称：Material Physics（三）开课对象：材料物理学专业（四）课程性质：《材料物理》是材料学专业的一门基础必修课，本课程的任务是通过各种教学环节，使学生通过学习掌握金属物理、半导体物理、磁学、电介质物理等多学科基础理论。

（五）教学目的：通过材料物理的教学，使获得材料学科完整而充实的知识，对近代物理学的全貌有一个基本的和概括的了解，毕业后可适应材料研究与开发工作。

（六）教学内容：本课程共分为四个部分。

第一部分介绍了自由电子理论、能带理论、现代电子理论及材料的物理性质。

第二部分讨论了材料结构、组织变化与控制及材料的力学性质。

第三部分涉及材料表面界面结果、行为和低维材料。

第四部分介绍硅酸盐聚集态的结构、扩散、相变的动力学。

（七）教学时数教学时数：72 学时学分数： 4 学分（八）教学方式以黑板讲授为主要形势的课堂教学（九）考核方式和成绩记载说明考核方式为考试。

严格考核学生出勤情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格。

综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定，平时成绩占40% ，期末成绩占60%。

二、讲授大纲与各章的基本要求第一章材料的电子理论教学要点：通过本章的教学使学生初步了解自由电子理论，掌握原子间的结合与电子，包括离子键、共价键、范德华键、金属键等基本概念。

理解金属的自由电子理论、自由电子近似的德鲁特－劳伦兹模型。

1、使学生掌握原子间德结合、原子结合成晶体的键和类型。

2、使学生掌握离子键、共价键、范德华键、金属键之间的区别。

3、掌握魏德曼－弗朗兹比率4、掌握单电子问题实质是讨论电子在平均势场中的动能。

教学时数：4学时教学内容：第一节原子间的结合与电子一、离子键二、共价键三、范德华键四、金属键第二节自由电子近似考核要求：1、原子间的结合与电子1.1离子键（识记）1.2共价键（识记）1.3范德华键（识记）1.4金属键（识记）2、自由电子近似2.1 玻恩－卡曼边界条件（领会）2.2 晶体中形成的能带（领会）2.3 电子在平均势场中的动能（领会）第二章能带理论教学要点：通过本章的教学使学生初步了解能带理论。

《材料物理性能实验》教学大纲课程名称：材料物理性能实验英文名称：Experiments in Physical Properties of Materials课程编号：课程性质：课程类型：必修是否为独立设课的实验课：是适用专业：材料科学与工程学时与学分：总学时：18；总学分：0.5；实验学时：18；实验学分：0.5执笔人：朱德亮、吕有明制定时间：2010.10一、实验课的任务、性质与目的：《材料物理性能》是材料科学与工程本科专业骨干必修课程，主要讲授材料科学中物理方面的基础理论要点，材料的各种物理性能及其主要应用。

为加深学生对理论要点的理解，使其对理论知识有一个感性的认识，特开设此实验课程作为课堂教学的重要补充。

本课程中安排的实验均为验证性实验。

二、主要仪器设备及环境：导热系数测试仪、热膨胀系数测试仪、热处理炉、电输运特性测试系统、四探针测电阻系统、光刻机、氦气循环制冷机、振动样品磁强计、静态磁滞回线测量仪、磁性测量用电磁铁、荧光光谱和激发谱测试系统、光源和变温系统、光学配件、管式加热炉三、实验项目的设置与实验内容：四、教材、实验教材（指导书）：1. 《材料物理性能》龙毅主编中南大学出版社（2009）2. 自编实验讲义五、考核方式与评分办法：以实验报告的内容为评分依据。

六、大纲审核人：编写说明： 1、教学计划中有安排实验学时的课程和单独设课的实验课程，已开出或即将开出的教学实验均应编写教学实验大纲。

2、课程编号、课程名称、课程类型按教学计划的要求编写。

课内上机学时可视为实验学时。

3、实验类型是指：验证型、综合型、设计型和研究探索型；4、实验要求是指：必做、选做和其它；。

《材料物理性能》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：材料物理性能英文名称：Properties of Material Physics二、课程代码及性质课程代码: 0801151课程性质:学科专业基础课程, 必修课三、学时与学分总学时：32（理论学时：32学时；实践学时：0学时）学分：2四、先修课程大学物理、材料科学基础、热处理原理与工艺五、授课对象本课程面向材料科学与工程专业、功能材料专业开设六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程的教学目的:1. 系统掌握材料物理性能方向的专业知识，具备应用这些知识分析、解决材料科学与工程专业中的功能材料选择和应用技术复杂问题的能力；2. 掌握各种物理性能的本质，具备独立进行物理性能分析和测量的能力；3. 理解不同类型物理性能与材料的不同层次的结构和组织之间的对应关系，具备基于材料成分、结构设计开发新型功能材料的能力；同时，具备基于材料物理性能的研究，实现对材料结构和相变（结构变化）的表征的能力；4．了解功能材料及制备和应用技术的发展前沿，掌握其发展特点与动向。

七、教学重点与难点：教学重点：材料物理性能中的电学性能、介电性能、热学性能、光学性能和磁学性能基于材料成分、结构和组织微观本质。

教学难点：材料物理性能中的电学性能、介电性能、热学性能、光学性能和磁学性能的微观机理和宏观性能内在联系的定量描述，以及各种性能之间的逻辑关系。

八、教学方法与手段：教学方法：(1)以课堂讲授为主,阐述该课程的基本内容,保证主要教学内容的完成;(2)安排适量的课堂讨论环节,使学生通过课下的资料查阅而掌握基本的专业资料获取方法、途径、整理归纳和讲演能力。

教学手段：(1)运用现代教学工具,在课堂上通过PPT讲授方式,实现图文并茂,形象直观;(2)收集典型功能材料应用实物,在课堂上进行针对性讲授。

九、教学内容与学时安排（1）总体安排教学内容与学时的总体安排，如表2所示。

《材料物理性能》课程教学大纲课程代码：ABCL0518课程中文名称: 材料物理性能课程英文名称：Physical properties of materials课程性质：选修课程学分数：2课程学时数：32授课对象：新能源材料与器件专业本课程的前导课程：《近代物理概论》，《材料科学前沿系列讲座》一、课程简介本课程主要包括材料的热学、光学、电学、磁学等性能和应用。

主要介绍各种重要性能的原理及微观机制，性能的测定方法以及控制和改善性能的措施，各种材料的结构和性能的关系，各种性能之间的相互制约与变化规律。

通过本课程的学习，培养学生测定各种性能的动手能力，另一方面培养学生判断材料优劣、正确选择和使用材料、改变材料性能、探索新材料、新性能、新工艺打下理论基础。

二、教学基本内容和要求本课程基本内容包括材料的电、磁、光、热学性能及材料物理检测方法等，主要阐述了上述性能的物理模型、变化规律、影响因素以及物理效应之间的关系，旨在使学生尽可能地从物理效应和微观机制角度掌握材料性能。

以下分章阐述：第一章热学性能课程教学内容：材料热学性能中热容（包括热容的两个经典理论和量子力学理论）、热膨胀、热传导和热稳定性的概念、机理及影响因素。

课程的重点：材料的热膨胀；材料的热传导；材料的热电性。

课程的难点：材料的热容与热焓。

课程教学要求：1. 掌握材料热学性能，包括热容、热膨胀、热传导等性能；2. 理解材料热学性能的测量方法；3. 掌握材料热学性能分析方法的应用。

第二章电学性能课程教学内容：材料导电的物理现象，了解离子导电、电子导电和玻璃态导电的机理，接触超导概念。

课程的重点：超导电性；影响金属导电性的因素；导电性的测量；电阻分析的应用。

课程的难点：绝缘体的电学性能。

课程教学要求：1.了解材料的电学性能，包括材料的导电性、超导电性、介电性和压电性等性能；2.掌握电学性能的测量方法及其分析方法；。