《材料物理性能》課程教學大綱（新能源材料與器件專業(yè)）

《材料物理性能》課程教學大綱一、課程簡介課程中文名材料物理性能課程英文名Physicalpropertiesofmaterials雙語授課□是否課程代碼21112020課程學分3總學時數(shù)48課程類別□通識教育課程□公共基礎課程專業(yè)教育課程□綜合實踐課程□教師教育課程課程性質必修□選修□其他課程形態(tài)□線上線下□線上線下混合式□社會實踐□虛擬仿真實驗教學考核方式閉卷□開卷□課程論文□課程作品□匯報展示□報告課堂表現(xiàn)?階段性測試平時作業(yè)□其他（可多選）開課學院材料科學與工程學院開課系(教研室)新能源材料與器件面向專業(yè)新能源材料與器件開課學期第5學期先修課程高等數(shù)學、大學物理、大學物理實驗、固體物理、材料科學基礎后續(xù)課程新能源材料設計與制備、半導體物理與器件選用教材邱成軍,王元化,曲偉.材料物理性能（第3版）[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社,2009.參考書目1.田蒔，王敬民，王瑤著，田蒔，王敬民，王瑤，吳煜燁.材料物理性能（第2版）[M].北京:北京航空航天大學出版社,2022.2.胡正飛.材料物理性能[M].北京:化學工業(yè)出版社，2023.課程資源/newview/movie/courseintro?newurl=YHL6J6OUB課程簡介《材料物理性能》是一門材料類專業(yè)必修的專業(yè)課程。課程主要介紹各類材料的熱、電、光、磁等物理性能以及材料的彈性內(nèi)耗分析、核物理檢測方法及應用。通過該課程的學習，使學生獲得從事材料研發(fā)、制造等相關行業(yè)的基礎知識、基本方法，能夠運用所學基本理論，分析闡釋影響材料物理性能的主要因素，嘗試提出控制和改善性能的措施；具有理論聯(lián)系實際的優(yōu)良學風和勇于創(chuàng)新的科學精神；為后續(xù)《新能源材料設計與制備》、《半導體物理與器件》等專業(yè)課的學習以及將來的工作和科研打下較堅實的理論與實踐基礎。二、課程目標表1課程目標序號具體課程目標課程目標1學生能夠描繪和闡述材料的力學、熱學、光學、電學、磁學等方面性能本征參數(shù)的物理模型和物理意義。課程目標2學生能夠運用所學基本理論，分析闡釋影響材料物理性能的主要因素，嘗試提出控制和改善性能的措施。課程目標3學生能夠針對具體對象，嘗試設計實驗方案以研究材料的組成、結構、物相與材料物理性能以及器件設計制備之間的關系；具有高度的社會責任感、愛國主義情懷、辨證唯物主義的科學世界觀和正確的人生價值觀。課程目標4學生能夠運用現(xiàn)代工具，通過自學相關知識，簡述材料物理性能研究領域中的前沿、熱點和難點問題。能夠運用現(xiàn)有知識，通過組合、選配、改進、二次開發(fā)等方式創(chuàng)造性地進行模擬和預測滿足特定需求的材料。表2課程目標與畢業(yè)要求對應關系畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求1：工程知識【H】1.2針對復雜的新能源材料與器件工程問題，能夠運用數(shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)基礎知識，結合數(shù)據(jù)分析，對具體的對象建立數(shù)學模型并利用計算機求解。1畢業(yè)要求2：問題分析【H】2.2針對儲能和能量轉換材料的組成、結構、物相、性能以及器件的復雜工程問題，能夠應用用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，結合相關工具及模型方法簡化和分解復雜工程問題，并正確的闡釋和表達。2畢業(yè)要求4：研究【M】4.2在儲能和能量轉換材料的組成、結構、物相、性能以及器件設計和制備等方面，能夠針對具體對象的特征，選擇研究路線和設計實驗方案。3畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具【H】5.3針對儲能和能量轉換材料的組成、結構、物相、性能以及器件設計和制備等方面所遇到的復雜工程問題，能夠運用現(xiàn)有知識、自學相關知識和現(xiàn)代工具，通過組合、選配、改進、二次開發(fā)等方式創(chuàng)造性地進行模擬和預測滿足特定需求的材料，并能夠分析其局限性。4三、課程學習內(nèi)容與方法（一）理論學習內(nèi)容及要求表3-1課程目標、學習內(nèi)容和教學方法對應關系序號課程模塊學習內(nèi)容學習任務課程目標學習重點難點教學方法學時1緒論及材料的熱學性能1.材料物理性能的地位、研究內(nèi)容、研究方法。材料熱容、熱膨脹的定義及其基本理論，熱傳導的宏觀規(guī)律和微觀機理，熱穩(wěn)定性和德拜溫度。1.思考：德拜溫度的物理意義2.小組討論：最感興趣的材料物理性能，如何控制陶瓷牙的熱膨脹系數(shù)？課程目標1、3、4重點：1.材料的熱容、熱膨脹及相關的的各種理論2.熱傳導的宏觀規(guī)律和微觀機理3.熱穩(wěn)定性的評定難點：熱傳導微觀機理、熱容模型講授法：主要針對學習內(nèi)容1、2文獻調研法：主要針對學習內(nèi)容3練習法：主要針對學習內(nèi)容2小組討論：主要針對學習內(nèi)容2102.比熱容的測量、計算及熱分析方法3.膨脹分析在材料研究中的應用2材料的電學性能1.各種電導的宏觀參數(shù)和物理量及電導的主要基本公式1.思考和練習：電阻測量方法及應用，電阻率的求解，什么是N、P型半導體，，表征超導體的指標2.拓展學習：我國半導體科學和產(chǎn)業(yè)的最新研究進展課程目標1-4重點：1.各種電導的宏觀參數(shù)和物理量及電導的主要基本公式2.晶體的能帶理論知識難點：晶體的能帶理論知識講授法：主要針對學習內(nèi)容1、2、3文獻調研：主要針對學習內(nèi)容4102.各種電導的電導率及其影響因素，晶體的能帶理論知識3.導電性的常見測試方法及原理4.當前導電材料的發(fā)展利用AI工具進行文獻調研，完成一篇綜述3材料的磁學性能1．物質的各種磁性及其物理本質；掌握磁性表征參量、各類磁性物質的內(nèi)部相互作用；磁性材料在交變磁場中的磁化過程及宏觀磁性1.思考和練習：鐵磁體形成的條件，影響金屬基合金鐵磁性的因素2.拓展閱讀：生活中的磁性材料（地鐵磁卡等）、磁性材料最新研究進展課程目標1、3、4重點：1.物質的各種磁性及其物理本質2.影響磁性的因素3．材料磁性能測量。難點：磁性分析的應用講授法：主要針對學習內(nèi)容1、2文獻調研：主要針對學習內(nèi)容382.磁性材料磁滯回線和磁化曲線測定3.材料磁性分析的應用4材料的光學性能1.光的波粒二象性，光傳播電磁理論、反射、光的吸收和色散、晶體的雙折射、介質的光散射等各種光學現(xiàn)象的物理本質；1.思考和練習：人類為什么不能超過光速，超過了會有什么新的現(xiàn)象？光吸收和散射系數(shù)的計算2.拓展閱讀：生活中的光學材料（民用和軍用）課程目標1-4重點：1.各種光學現(xiàn)象的物理本質。2.簡述影響材料光學性能的各種因素。3.材料光學性能的基本表征方法及測定難點：材料透光性機理的解釋講授法：主要針對學習內(nèi)容1、2小組討論：主要針對學習內(nèi)容3文獻調研：主要針對學習內(nèi)容4102.光和固體的相互作用，影響材料光學性能的各種因素3.材料光學性能的基本表征方法，如透光率、發(fā)光強度的測定4.光纖材料、激光晶體材料及光存儲材料等光學材料的發(fā)展5材料的彈性及內(nèi)耗分析1.材料彈性的物理本質1.思考和練習：內(nèi)耗的本質是什么？有哪些物理量，它們之間的關系？課程目標1-4重點：1.彈性的物理本質及影響材料彈性模量的主要因素2.彈性模量的應用難點：內(nèi)耗產(chǎn)生的機制講授法：主要針對學習內(nèi)容1、3小組討論：主要針對學習內(nèi)容2文獻調研：主要針對學習內(nèi)容462.影響材料彈性模量的主要因素，內(nèi)耗產(chǎn)生的機制3.彈性模量及內(nèi)耗的測量方法4.彈性模量及內(nèi)耗分析的應用。6核物理檢測方法及應用1.核磁共振、中子散射等現(xiàn)代物理方法1.思考和練習：常見的輻射有哪些，如何防護？課程目標3重點、難點：核磁共振及其應用1.講授法：簡述核物理檢測技術及方法4四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表4-1課程目標、考核內(nèi)容與考核方式對應關系課程目標考核內(nèi)容所屬學習模塊/項目考核占比考核方式課程目標11.材料熱容、熱膨脹的定義、熱傳導的宏觀規(guī)律和微觀機理、熱穩(wěn)定性及德拜溫度154%課堂表現(xiàn)平時作業(yè)階段性測試閉卷考試2.各種涉及電導的宏觀參數(shù)和物理量、電導率及其影響因素、晶體能帶理論。23.固體物質的各種磁性及宏觀表現(xiàn)；磁性表征參量及各類磁性物質的內(nèi)部相互作用；磁性材料在交變磁場中的磁化過程及宏觀磁性。34.光傳播的電磁理論、各種光現(xiàn)象的物理本、光和固體的相互作用、影響材料光學性能的各種因素45.材料彈性的物理本質、影響材料彈性模量的主要因素，內(nèi)耗產(chǎn)生的機制。5課程目標21.各種材料的電導率及其影響因素，晶體的能帶理論知識235%課堂表現(xiàn)平時作業(yè)階段性測試閉卷考試2.光和固體的相互作用，影響材料光學性能的各種因素43.影響材料彈性模量的主要因素，內(nèi)耗產(chǎn)生的機制5課程目標31.比熱容的測量、計算及熱分析方法13%課堂表現(xiàn)平時作業(yè)2.導電性的常見測試方法23.磁滯回線和磁化曲線測定34.材料光學性能的表征方法45.彈性模量及內(nèi)耗的測量方法56.核磁共振、中子散射等現(xiàn)代物理方法6課程目標41.熱性能分析在材料研究中的應用18%課堂表現(xiàn)平時作業(yè)2.當前導電材料的發(fā)展23.磁性材料及其應用34.光纖材料及光存儲材料等光學材料的發(fā)展。45.彈性模量及內(nèi)耗分析的應用5表4-2課程目標與考核方式矩陣關系課程目標考核方式考核占比課堂表現(xiàn)20%平時作業(yè)10%階段性測驗10%閉卷考試60%課程目標140%40%60%60%54%課程目標220%30%40%40%35%課程目標310%10%0%0%3%課程目標430%20%0%0%8%（二）成績評定1.平時成績評定（1）課堂表現(xiàn)（50%）：通過學生在課堂上的表現(xiàn)情況，特別是發(fā)言與提問、小組討論等情況，來評價學生相關的能力。根據(jù)上課是否認真聽講，是否能夠針對研究問題與師生開展交流討論、是否有睡覺或者玩手機的情況，是否有擾亂課堂秩序的情況，按照百分制進行計分。（2）作業(yè)完成情況（25%）：圍繞課程的學習目標進行作業(yè)的設計。如課后習題的作答、對材料物理性能研究領域前沿知識的綜述，考核學生對于基本知識的理解掌握情況、運用現(xiàn)代工具的水平、初步制定研究方案的能力。根據(jù)學生是否正確完成作業(yè)、是否獨立完成作業(yè)按百分制計分。（3）階段性測驗（25%）：學生在期中測試中掌握課程基本知識的情況；2.期末成績評定該課程對本科生是必修課,閉卷考試。著重對基本概念、基本理論和基本計算、材料性能的改善和應用的考核，考試成績占60%。3.總成績評定總成績應由平時考核成績和期末考核成績構成，其構成比例應科學合理。書寫格式：總成績（100%）=平時成績（40%）+期末成績（60%）（三）評分標準表5課堂表現(xiàn)/平時作業(yè)評分標準考核項目評分標準優(yōu)秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)課堂表現(xiàn)（1）課堂紙練習、積極回答問題，且能進行解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點正確，問題有深度、有創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、能夠回答問題。（50%）（2）提問、討論發(fā)言觀點正確，但問題無深度或無創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、回答問題需引導，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點基本正確，但問題無深度。（50%）（1）課堂測驗、回答問題錯誤率在30~50%之間，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點有部分錯誤，或邏輯不嚴密（50%）。（1）課堂測驗、回答問題錯誤率超過50%，且不能解（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點錯誤，思路不清晰，邏輯不嚴密（50%）。如出現(xiàn)錯誤價值觀、反黨反社會言論，記為0課后作業(yè)（1）答案正確率超過90%（80%）。（2）部分作業(yè)完成方法、思路有創(chuàng)新（10%）。（3）書寫規(guī)范，無抄襲，態(tài)度端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在80~89%（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫規(guī)范，無抄襲，態(tài)度端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在70-79%（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫較規(guī)范，無抄襲，態(tài)度基本端正（10%）。（1）作