《材料物理性能》教学大纲

《材料物理性能》教学大纲课程英文名ThePhysicalPropertyofMaterials课程代码G0713Z14学分2总学时32理论学时32实验/实践学时0课程类别学科基础课课程性质限选先修课程材料科学基础适用专业材料科学与工程开课学院材料科学与工程一、课程地位与课程目标（一）课程地位新材料是科学技术的先导和基础，这在主要以应用材料的各种热、电、磁、光及其相互转换等功能的光电信息技术中表现尤为明显。随着科学技术的迅猛发展，传统的单一材料、单一功能已经难以满足要求，从而提出了材料复合、功能复合的概念，促进了各种材料之间的交叉融合和各种性能的互补。这就要求材料科学工作者掌握材料科学领域的基本知识、概念和方法、把握一些材料的前沿和最新进展。通过对《材料物理性能》的学习，使学生掌握材料的热、电、磁、光等物理性能方面的知识，从而提高他们准确认识和发现材料性能优劣的能力；同时培养他们运用相关物理原理分析和部分解决实际问题的能力，为研究和开发新材料打下坚实的基础。（二）课程目标1.掌握材料热容、热膨胀、热传导的基本概念及相应的物理机制，理解材料热稳定性的概念及原理；掌握材料的导电机制，掌握金属、半导体、绝缘体的电学性能，熟练掌握导电机制及电学特性，理解材料的超导电性、接触电性、热电性、压电性、热释电性、铁电性、光电性及磁电性等电学性能的定义及基本特点，能够对实际材料热、电等性能的调控和相关工程问题提出理论支撑和相应的解决方向。2.理解物质的磁性及其本质，掌握铁磁性的物理本质，理解磁畴结构的相关知识，掌握技术磁化的过程及机制，掌握不同磁参量对材料磁学性能的影响；理解双折射的物理机制，熟练掌握光的吸收、光发射的物理机制，掌握材料的受激辐射的原理，理解激光的产生及应用过程；理解材料的弹性及内耗机制。能够对实际材料磁、光、内耗等性能的调控及相关工程问题提出理论支撑和相应的解决方向。二、课程目标达成的途径与方法《材料物理性能》课程教学以课堂教学为主，结合自主学习，掌握材料热、电、磁、光等物理性能。培养学生准确全面认知材料性能优劣的能力，并且运用相关性能的原理，可以对实际材料的性能指标进行分析，同时为材料性能的改善提出基本的方向指导。（1）课堂教学主要讲述材料物理性能的基本概念、基本原理、基本分析。并将实际典型材料作为实例融入理论教学中，使学生能够更加容易理解抽象的理论知识，提高学习材料物理性能的兴趣，熟悉材料热、电、磁、光等性能的理论知识体系，形成良好的思维方式和学习方法。在课堂教学中，充分引入互动环节，激发学生的求知欲望，提高教学效果。（2）在课堂教学的基础上，列出部分较容易的内容作为学生自主学习环节，并鼓励学生积极思考实际材料中相关物理性能评价、表征和改善方法，培养学生独立思考的意识和自主学习的能力。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求1毕业要求2毕业要求6课程目标1MHM课程目标2MHM四、课程主要内容与基本要求知识点主要内容基本要求1绪论（1）材料物理性能的意义与划分理解（2）材料物理性能的重要性和研究内容掌握2材料的热性能（1）材料的热容、热膨胀、导热掌握（2）材料的导热机制、热导率测量方法掌握3材料的电性能（1）电子的粒子性和波动性、金属电子理论理解（2）晶体能带理论，载流子导电熟练掌握（3）材料的介电性能掌握（4）材料的压电、热释电、铁电性能理解4材料的磁性能（1）磁学基本量及磁性分类熟练掌握（2）铁磁性和亚铁磁性熟练掌握（3）自发磁化和技术磁化掌握5材料的光学性能（1）光与固体的相互作用，材料发光掌握（2）无机材料的红外光学性能熟练掌握（3）电光、光折变、非线性光学效应理解6材料弹性与内耗性能（1）胡克定律，弹性模量理解（2）材料滞弹性及内耗理解五、课程学时安排章节号教学内容学时数学生任务对应课程目标第1章（1）材料物理性能的意义与划分（2）材料物理性能的重要性及研究内容2课程目标1第2章（1）材料热学性能概述（2）材料的热容、热膨胀（3）材料的热传导、热稳定性4完成以下作业：1.热容的德拜模型2.热容随温度的变化规律3.热膨胀的物理机制4.热膨胀与热容、德拜温度、熔点温度的关系及其原因。5．发生一、二级相变时，材料的热容、体积、热膨胀系数的变化特点。课程目标1第3章（1）材料的导电机制（2）金属的导电性（3）半导体的电学性能（4）绝缘体的电学性能（5）超导电性10完成以下作业：1.造成材料导电性差异的主要原因2.金属电阻产生的主要机制及其产生的电阻随温度的变化规律3.影响金属导电性的主要因素及其具体影响4.本征半导体的导电机制及电学特性？5.什么是掺杂半导体？分类及导电机制？6.PN结的形成及特性？课程目标1第4章（1）材料磁学性能基础（2）铁磁性相关内容（3）磁畴相关内容（4）动态磁化特性、铁氧体8完成以下作业：1.磁介质的分类，各类磁介质的磁性来源及磁化机制2.磁化率、磁导率、磁化强度等磁参量随磁场强度及温度的变化规律（包括磁转变温度以上）3.铁磁体的自发磁化，磁畴的形成及结构4.铁磁体技术磁化的过程及物理机制P190：习题2，3，4课程目标2第5章（1）光传播基本理论（2）晶体双折射、介质的光散射（3）材料发光4完成以下作业：1.光吸收的物理机制2.光色散的物理机制3.双折射的物理机制课程目标2第6章（1）弹性的物理本质、弹性模量（2）内耗产生机制、内耗分析4P275：习题1，6课程目标2六、考核方式及成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核含到课率、课堂讨论发言、平时作业等中国计量大学学生课程平时成绩考核细则20%期末考核闭卷试卷参考答案和评分标准80%考核类别考试成绩登记方式百分制七、推荐教材与主要参考书（一）推荐教材：《材料