《高分子物理實(shí)驗(yàn)》教學(xué)大綱

1、高分子物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱一、課程基本信息課程代碼：CH020034B 課程性質(zhì)：必修課課程名稱：高分子物理實(shí)驗(yàn) 學(xué)時(shí)/學(xué)分：45/1.5英文名稱：Experiments in Polymer Physics 考核方式：出勤+預(yù)習(xí)+操作+實(shí)驗(yàn)報(bào)告選用教材：高分子專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，徐文總主編，合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2017先修課程：大學(xué)物理、物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、高分子化學(xué)、材料力學(xué)、高分子物理 大綱執(zhí)筆人：李真 大綱審核人：徐文總適用專業(yè)：高分子材料與工程專業(yè)本科 2、 課程目標(biāo)1 通過(guò)高分子物理實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以更好理解和領(lǐng)會(huì)聚合物結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系；更好掌握高分子物理理論課程中聚合物溶液的性質(zhì)、聚合物形

2、態(tài)結(jié)構(gòu)、聚合物力學(xué)性質(zhì)、聚合物熱學(xué)性質(zhì)、聚合物熔體流變性能等高分子物理基礎(chǔ)知識(shí)；2了解高分子結(jié)構(gòu)與性能的現(xiàn)代分析與表征手段及其選擇與運(yùn)用技術(shù)；提高實(shí)驗(yàn)的操作技能。4. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)，學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力逐步提高；并領(lǐng)會(huì)高分子物理實(shí)驗(yàn)所研究的問(wèn)題在工程實(shí)踐中的地位與作用。5 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室制度的敬畏并自覺(jué)遵守意識(shí)；培養(yǎng)學(xué)生客觀、嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致科學(xué)觀和實(shí)事求是的工作態(tài)度；訓(xùn)練學(xué)生發(fā)現(xiàn)、質(zhì)疑、探索、創(chuàng)新思維；培養(yǎng)組員間的協(xié)調(diào)和團(tuán)隊(duì)合作能力。提升學(xué)生工程實(shí)踐能力與解決工程問(wèn)題，為以后學(xué)習(xí)和從事專業(yè)領(lǐng)域工作打下基礎(chǔ)，為培養(yǎng)出具有“工匠精神”的工程技術(shù)工作者發(fā)揮作用。3、 課程目

3、標(biāo)與畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)4.2能夠根據(jù)對(duì)象特征，掌握基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能，能夠選擇制備高分子材料研究路線，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；1，2，3，4，55.1掌握專業(yè)常用的現(xiàn)代儀器、信息技術(shù)工具、工程工具和 模擬軟件的使用原理和方法，并能夠?qū)Ω叻肿硬牧项I(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行分析、計(jì)算與設(shè)計(jì)，同時(shí)理解其局限性。2，3，4，5四、教學(xué)基本內(nèi)容序號(hào)實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)內(nèi)容教學(xué)要求實(shí)驗(yàn)1用“分子模擬”軟件夠建全同立構(gòu)聚丙烯分子、聚乙烯分子并計(jì)算它們的末端的直線距離1.用“分子模擬”軟件夠建全同立構(gòu)聚丙烯分子、聚乙烯分子；2.計(jì)算它們的末端的直線距離。3.思考題通過(guò)實(shí)驗(yàn)應(yīng)使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)軟件模擬大分子的“分子模擬”

4、方法；學(xué)會(huì)用“分子模擬”軟件構(gòu)造聚乙烯、聚丙烯大分子。并會(huì)計(jì)算已構(gòu)建聚乙烯、聚丙烯分子末端距離。實(shí)驗(yàn)2偏光顯微鏡觀察聚合物結(jié)晶形態(tài)1.偏光顯微鏡的構(gòu)造，掌握偏光顯微鏡的使用；2.制備兩種不同溫度條件下結(jié)晶的聚丙烯試樣；3.觀察記錄球晶的大小并分析球晶尺寸的因素因素。4.思考題本實(shí)驗(yàn)應(yīng)使學(xué)生了解和掌握偏光顯微鏡的原理和使用方法；通過(guò)觀察聚合物的結(jié)晶形態(tài)，估算不同條件下聚丙烯球晶大小。分析影響高分子球晶尺寸的因素。注意培養(yǎng)組員間的協(xié)作和配合。實(shí)驗(yàn)3粘度法測(cè)定高聚物的分子量1.配制聚環(huán)氧乙烷的水溶液；2.測(cè)定試樣的流出時(shí)間；3.繪制粘度濃度曲線；4.外推法得到特性粘數(shù)；5.計(jì)算粘均分子量。6.思考題

5、本實(shí)驗(yàn)應(yīng)使學(xué)生了解聚合物分子量的統(tǒng)計(jì)平均的意義。掌握黏度法表征聚合物分子量的基本原理。掌握黏度法測(cè)定聚合物分子量的實(shí)驗(yàn)技術(shù)；通過(guò)對(duì)聚乙二醇水溶液相對(duì)黏度的測(cè)定計(jì)算其黏均分子量。注意培養(yǎng)組員間的協(xié)作和配合。實(shí)驗(yàn)4聚合物的體積電阻系數(shù)和表面電阻系數(shù)的測(cè)定1.測(cè)定PVC及的PS體積電阻系數(shù)；2.測(cè)定PVC及PS表面電阻系數(shù)；3.分析影響因素。4.思考題通過(guò)本實(shí)驗(yàn)使學(xué)生理解比體積電阻、比表面電阻的物理意義。掌握高阻計(jì)測(cè)試儀的使用方法，了解聚合物電阻與結(jié)構(gòu)的關(guān)系；通過(guò)測(cè)定對(duì)PVC及PMMA的測(cè)定結(jié)果分析聚合物電性能的影響因素。注意培養(yǎng)組員間的協(xié)作和配合。實(shí)驗(yàn)5聚合物溫度形變曲線的測(cè)定1.熱機(jī)械分析儀的原

6、理與使用；2.在同負(fù)荷下，利用熱機(jī)械分析儀測(cè)PE及PMMA聚合物的溫度形變曲線；3.處理數(shù)據(jù)。4.思考題通過(guò)本實(shí)驗(yàn)使學(xué)生了解無(wú)定型聚合物的三個(gè)力學(xué)狀態(tài)和二個(gè)轉(zhuǎn)變。了解分子量、結(jié)晶、交聯(lián)等結(jié)構(gòu)因素對(duì)形變溫度曲線的影響規(guī)律，掌握通過(guò)聚合物形變溫度曲線測(cè)定線型無(wú)定型聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg、粘流溫度Tf以及結(jié)晶聚合物的熔融溫度Tm的方法。學(xué)習(xí)熱機(jī)械分析儀的使用，測(cè)定PE及PMMA聚合物的溫度形變曲線并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及分析。注意培養(yǎng)組員間的協(xié)作和配合。實(shí)驗(yàn)6電子拉力機(jī) 測(cè)定聚合物 的應(yīng)力應(yīng) 變曲線1.掌握電子拉力機(jī)的使用；2.制備試樣3.測(cè)量試樣有效部分的厚度和寬度4.測(cè)試兩種不同聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲

7、線及數(shù)據(jù)處理。5.思考題通過(guò)本實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握電子拉力機(jī)的使用，試樣制備等技術(shù)，通過(guò)對(duì)不同聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線及數(shù)據(jù)處理。正確理解楊氏模量、屈服強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等特征參數(shù)的物理意義。深入了解聚合物的屈服和塑性。注意培養(yǎng)組員間的協(xié)作和配合。實(shí)驗(yàn)7示差掃描量測(cè)定聚合物的熱性能1. 差示掃描量分析儀的使用 2. 用示差掃描量分析儀測(cè)定PE及PMMA聚合物的溫度形變曲線 3.處理數(shù)據(jù)及分析4.思考題通過(guò)本實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握DTA和DSC分析儀的結(jié)構(gòu)和工作原理；了解DTA和DSC測(cè)量時(shí)影響因素，學(xué)習(xí)用示差掃描量分析儀使用，對(duì)PE及PET聚合物進(jìn)行DSC曲線測(cè)定并進(jìn)行分析。注意培養(yǎng)組員間的協(xié)作和配合。實(shí)驗(yàn)8毛

8、細(xì)管流變儀 測(cè)定聚乙烯流 變性能1.毛細(xì)管流變儀的使用；2.測(cè)定聚乙烯3個(gè)不同溫度時(shí)流動(dòng)速率曲線；3.繪，曲線，計(jì)算活化能；4等速升溫測(cè)定聚乙烯在恒壓條件下的軟化點(diǎn)、熔融點(diǎn)和流動(dòng)點(diǎn)。5.思考題通過(guò)本實(shí)驗(yàn)使學(xué)生了解毛細(xì)管流變儀的結(jié)構(gòu)與測(cè)定聚合物流變性能的原理；掌握毛細(xì)管流變儀測(cè)定流變性能的方法。掌握毛細(xì)管流變儀的使用，測(cè)定聚乙烯4-5個(gè)不同溫度時(shí)流動(dòng)速率曲線。繪，曲線，計(jì)算活化能等速升溫測(cè)定聚乙烯在恒壓條件下的軟化點(diǎn)、熔融點(diǎn)和流動(dòng)點(diǎn)。注意培養(yǎng)組員間的協(xié)作和配合。實(shí)驗(yàn)9密度法測(cè)定聚乙烯的結(jié)晶度1.掌握密度法測(cè)定聚合物結(jié)晶度的基本原理和方法。2.用密度法測(cè)定聚乙烯的密度,并計(jì)算其結(jié)晶度3.思考題實(shí)驗(yàn)

9、要求學(xué)生掌握密度法測(cè)定聚合物結(jié)晶度的基本原理和方法；掌握聚合物結(jié)晶度的測(cè)定方法；通過(guò)對(duì)聚合物密度的測(cè)定計(jì)算結(jié)晶度。注意培養(yǎng)組員間的協(xié)作和配合。實(shí)驗(yàn)10聚合物的動(dòng)態(tài)力學(xué)扭辮分析1.了解動(dòng)態(tài)力學(xué)扭辮分析的基本原理2.掌握動(dòng)態(tài)力學(xué)扭辮儀的使用；3.通過(guò)對(duì)聚合物隨溫度變化的自由衰減振動(dòng)曲線測(cè)定；計(jì)算對(duì)數(shù)減量和相對(duì)剛度；4.分析了解聚合物分子的鏈運(yùn)動(dòng)，確定聚合物的重轉(zhuǎn)變溫度范圍。5.思考題通過(guò)本實(shí)驗(yàn)使學(xué)生了解動(dòng)態(tài)力學(xué)扭辮分析的基本原理，掌握動(dòng)態(tài)力學(xué)扭辮儀的使用，試樣制備、安裝。通過(guò)對(duì)聚合物測(cè)定，計(jì)算對(duì)數(shù)減量和相對(duì)剛度，分析了解聚合物分子的鏈運(yùn)動(dòng)，確定聚合物的多重轉(zhuǎn)變溫度范圍。注意培養(yǎng)組員間的協(xié)作和配合。

10、實(shí)驗(yàn)11微流變學(xué)研究聚合物交聯(lián)過(guò)程粘彈性變化1.了解微流變學(xué)的原理；2.掌握微流變儀表征聚合物粘彈性性質(zhì)的方法；3.測(cè)定固化劑用量不同時(shí)環(huán)氧樹(shù)脂交聯(lián)過(guò)程散射顆粒的運(yùn)動(dòng)均方根位移與去相關(guān)時(shí)間曲線；并獲得體系彈性因子, 宏觀粘度因子和流動(dòng)因子隨時(shí)間變化的曲線。了解微流變學(xué)的測(cè)量的基本原理；利用微流變儀測(cè)定交聯(lián)過(guò)程散射顆粒的運(yùn)動(dòng)均方根位移與去相關(guān)時(shí)間曲線；根據(jù)體系彈性因子, 宏觀粘度因子和流動(dòng)因子曲線變化，分析討論不同固化體系對(duì)交聯(lián)過(guò)程的影響。注意培養(yǎng)組員間的協(xié)作和配合。五、建議教學(xué)進(jìn)度實(shí)驗(yàn)總學(xué)時(shí)：45 序號(hào)主要內(nèi)容 學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)1用“分子模擬”軟件夠建全同立構(gòu)聚丙烯分子、聚乙烯分子并計(jì)算它們的末端的直

11、線距離4實(shí)驗(yàn)2偏光顯微鏡觀察聚合物結(jié)晶形態(tài)3實(shí)驗(yàn)3粘度法測(cè)定高聚物的分子量5實(shí)驗(yàn)4聚合物的體積電阻系數(shù)和表面電阻系數(shù)的測(cè)定3實(shí)驗(yàn)5電子拉力機(jī)測(cè)定聚合物的應(yīng)力應(yīng)變曲線4實(shí)驗(yàn)6差示掃描量測(cè)定聚合物的熱性能4實(shí)驗(yàn)7聚合物溫度形變曲線的測(cè)定4實(shí)驗(yàn)8毛細(xì)管流變儀測(cè)定聚乙烯流變性能5實(shí)驗(yàn)9密度法測(cè)定聚乙烯的結(jié)晶度4實(shí)驗(yàn)10聚合物的動(dòng)態(tài)力學(xué)扭辮分析4實(shí)驗(yàn)11微流變學(xué)研究聚合物交聯(lián)過(guò)程粘彈性變化5總計(jì)456、 教學(xué)方法 1在實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中注重以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體。 2學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前必須認(rèn)真預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，弄清實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，基本原理及操作要求?3指導(dǎo)教師對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)進(jìn)行必要的講解、提問(wèn)、演示，講請(qǐng)實(shí)驗(yàn)要求和注意

12、事項(xiàng)。高分子物理實(shí)驗(yàn)大型儀器較多，為了學(xué)生更多了解先進(jìn)的儀器設(shè)備，測(cè)試原理和應(yīng)用領(lǐng)域，部分實(shí)驗(yàn)采用PPT課件進(jìn)行，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)講授的信息量。 4指導(dǎo)教師以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練、過(guò)程指導(dǎo)為主，培養(yǎng)學(xué)生客觀、嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致科學(xué)觀和實(shí)事求是的工作態(tài)度。學(xué)生應(yīng)規(guī)范操作，做好記錄工作，實(shí)驗(yàn)完畢，實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)應(yīng)交指導(dǎo)教師審核簽字，按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。5實(shí)驗(yàn)報(bào)告及時(shí)批改與反饋，加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中結(jié)果討論撰寫(xiě)的引導(dǎo)，訓(xùn)練學(xué)生發(fā)現(xiàn)、質(zhì)疑、探索、創(chuàng)新思維，提升學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。七、考核方式考核原則上根據(jù)出勤、預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程、實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)果評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績(jī)。8、 成績(jī)?cè)u(píng)定方式 每個(gè)實(shí)驗(yàn)的成績(jī)考核原則上根據(jù)出勤、預(yù)習(xí)報(bào)告、

13、實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程、實(shí)驗(yàn)報(bào)告四部分評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績(jī)，每部分都以百分制或等同于百分制的記錄方式進(jìn)行計(jì)分；所占比例原則上出勤×10%+預(yù)習(xí)×20%+實(shí)驗(yàn)過(guò)程×30%+實(shí)驗(yàn)報(bào)告（含思考題）×40%計(jì)算該實(shí)驗(yàn)的成績(jī)，所列比例也可由授課教師根據(jù)所授實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，在成績(jī)?cè)u(píng)定時(shí)注明即可。全部實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成績(jī)平均值課程成績(jī)。序號(hào)內(nèi) 容要 求記分考勤（10%）1考勤按時(shí)到指定實(shí)驗(yàn)室，指導(dǎo)教師根據(jù)遲到分鐘按百分制扣分100預(yù)習(xí)部分（20%）2實(shí)驗(yàn)名稱正確無(wú)誤103實(shí)驗(yàn)?zāi)康哪康拿鞔_、清晰204實(shí)驗(yàn)儀器儀器名稱、型號(hào)規(guī)格記錄完整正確105實(shí)驗(yàn)原理敘述簡(jiǎn)潔完整，依據(jù)正確，簡(jiǎn)明扼要，重點(diǎn)突出，對(duì)所提問(wèn)題回答準(zhǔn)確306實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，步驟有明確了解和掌握30實(shí)驗(yàn)過(guò)程（30%）7實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)記錄 能積極參與實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，數(shù)據(jù)記錄真實(shí)、清楚，無(wú)因不規(guī)范操作而導(dǎo)致的錯(cuò)誤發(fā)生，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后儀器臺(tái)面整潔。100實(shí)驗(yàn)報(bào)告（40%）8格式正確實(shí)驗(yàn)報(bào)告的結(jié)構(gòu)完整無(wú)明顯錯(cuò)誤40-50數(shù)據(jù)處理按實(shí)驗(yàn)要求處理數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)相符，數(shù)據(jù)處理的主要過(guò)程完整20-30結(jié)果與分析有明確的結(jié)果或結(jié)論報(bào)告，對(duì)結(jié)果