《材料物理性能》课程教学大纲（新能源材料与器件专业）

《材料物理性能》课程教学大纲一、课程简介课程中文名材料物理性能课程英文名Physicalpropertiesofmaterials双语授课□是否课程代码21112020课程学分3总学时数48课程类别□通识教育课程□公共基础课程专业教育课程□综合实践课程□教师教育课程课程性质必修□选修□其他课程形态□线上线下□线上线下混合式□社会实践□虚拟仿真实验教学考核方式闭卷□开卷□课程论文□课程作品□汇报展示□报告课堂表现☑阶段性测试平时作业□其他（可多选）开课学院材料科学与工程学院开课系(教研室)新能源材料与器件面向专业新能源材料与器件开课学期第5学期先修课程高等数学、大学物理、大学物理实验、固体物理、材料科学基础后续课程新能源材料设计与制备、半导体物理与器件选用教材邱成军,王元化,曲伟.材料物理性能（第3版）[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2009.参考书目1.田莳，王敬民，王瑶著，田莳，王敬民，王瑶，吴煜烨.材料物理性能（第2版）[M].北京:北京航空航天大学出版社,2022.2.胡正飞.材料物理性能[M].北京:化学工业出版社，2023.课程资源/newview/movie/courseintro?newurl=YHL6J6OUB课程简介《材料物理性能》是一门材料类专业必修的专业课程。课程主要介绍各类材料的热、电、光、磁等物理性能以及材料的弹性内耗分析、核物理检测方法及应用。通过该课程的学习，使学生获得从事材料研发、制造等相关行业的基础知识、基本方法，能够运用所学基本理论，分析阐释影响材料物理性能的主要因素，尝试提出控制和改善性能的措施；具有理论联系实际的优良学风和勇于创新的科学精神；为后续《新能源材料设计与制备》、《半导体物理与器件》等专业课的学习以及将来的工作和科研打下较坚实的理论与实践基础。二、课程目标表1课程目标序号具体课程目标课程目标1学生能够描绘和阐述材料的力学、热学、光学、电学、磁学等方面性能本征参数的物理模型和物理意义。课程目标2学生能够运用所学基本理论，分析阐释影响材料物理性能的主要因素，尝试提出控制和改善性能的措施。课程目标3学生能够针对具体对象，尝试设计实验方案以研究材料的组成、结构、物相与材料物理性能以及器件设计制备之间的关系；具有高度的社会责任感、爱国主义情怀、辨证唯物主义的科学世界观和正确的人生价值观。课程目标4学生能够运用现代工具，通过自学相关知识，简述材料物理性能研究领域中的前沿、热点和难点问题。能够运用现有知识，通过组合、选配、改进、二次开发等方式创造性地进行模拟和预测满足特定需求的材料。表2课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程目标毕业要求1：工程知识【H】1.2针对复杂的新能源材料与器件工程问题，能够运用数学、自然科学、工程基础和专业基础知识，结合数据分析，对具体的对象建立数学模型并利用计算机求解。1毕业要求2：问题分析【H】2.2针对储能和能量转换材料的组成、结构、物相、性能以及器件的复杂工程问题，能够应用用数学、自然科学和工程科学的基本原理，结合相关工具及模型方法简化和分解复杂工程问题，并正确的阐释和表达。2毕业要求4：研究【M】4.2在储能和能量转换材料的组成、结构、物相、性能以及器件设计和制备等方面，能够针对具体对象的特征，选择研究路线和设计实验方案。3毕业要求5：使用现代工具【H】5.3针对储能和能量转换材料的组成、结构、物相、性能以及器件设计和制备等方面所遇到的复杂工程问题，能够运用现有知识、自学相关知识和现代工具，通过组合、选配、改进、二次开发等方式创造性地进行模拟和预测满足特定需求的材料，并能够分析其局限性。4三、课程学习内容与方法（一）理论学习内容及要求表3-1课程目标、学习内容和教学方法对应关系序号课程模块学习内容学习任务课程目标学习重点难点教学方法学时1绪论及材料的热学性能1.材料物理性能的地位、研究内容、研究方法。材料热容、热膨胀的定义及其基本理论，热传导的宏观规律和微观机理，热稳定性和德拜温度。1.思考：德拜温度的物理意义2.小组讨论：最感兴趣的材料物理性能，如何控制陶瓷牙的热膨胀系数？课程目标1、3、4重点：1.材料的热容、热膨胀及相关的的各种理论2.热传导的宏观规律和微观机理3.热稳定性的评定难点：热传导微观机理、热容模型讲授法：主要针对学习内容1、2文献调研法：主要针对学习内容3练习法：主要针对学习内容2小组讨论：主要针对学习内容2102.比热容的测量、计算及热分析方法3.膨胀分析在材料研究中的应用2材料的电学性能1.各种电导的宏观参数和物理量及电导的主要基本公式1.思考和练习：电阻测量方法及应用，电阻率的求解，什么是N、P型半导体，，表征超导体的指标2.拓展学习：我国半导体科学和产业的最新研究进展课程目标1-4重点：1.各种电导的宏观参数和物理量及电导的主要基本公式2.晶体的能带理论知识难点：晶体的能带理论知识讲授法：主要针对学习内容1、2、3文献调研：主要针对学习内容4102.各种电导的电导率及其影响因素，晶体的能带理论知识3.导电性的常见测试方法及原理4.当前导电材料的发展利用AI工具进行文献调研，完成一篇综述3材料的磁学性能1．物质的各种磁性及其物理本质；掌握磁性表征参量、各类磁性物质的内部相互作用；磁性材料在交变磁场中的磁化过程及宏观磁性1.思考和练习：铁磁体形成的条件，影响金属基合金铁磁性的因素2.拓展阅读：生活中的磁性材料（地铁磁卡等）、磁性材料最新研究进展课程目标1、3、4重点：1.物质的各种磁性及其物理本质2.影响磁性的因素3．材料磁性能测量。难点：磁性分析的应用讲授法：主要针对学习内容1、2文献调研：主要针对学习内容382.磁性材料磁滞回线和磁化曲线测定3.材料磁性分析的应用4材料的光学性能1.光的波粒二象性，光传播电磁理论、反射、光的吸收和色散、晶体的双折射、介质的光散射等各种光学现象的物理本质；1.思考和练习：人类为什么不能超过光速，超过了会有什么新的现象？光吸收和散射系数的计算2.拓展阅读：生活中的光学材料（民用和军用）课程目标1-4重点：1.各种光学现象的物理本质。2.简述影响材料光学性能的各种因素。3.材料光学性能的基本表征方法及测定难点：材料透光性机理的解释讲授法：主要针对学习内容1、2小组讨论：主要针对学习内容3文献调研：主要针对学习内容4102.光和固体的相互作用，影响材料光学性能的各种因素3.材料光学性能的基本表征方法，如透光率、发光强度的测定4.光纤材料、激光晶体材料及光存储材料等光学材料的发展5材料的弹性及内耗分析1.材料弹性的物理本质1.思考和练习：内耗的本质是什么？有哪些物理量，它们之间的关系？课程目标1-4重点：1.弹性的物理本质及影响材料弹性模量的主要因素2.弹性模量的应用难点：内耗产生的机制讲授法：主要针对学习内容1、3小组讨论：主要针对学习内容2文献调研：主要针对学习内容462.影响材料弹性模量的主要因素，内耗产生的机制3.弹性模量及内耗的测量方法4.弹性模量及内耗分析的应用。6核物理检测方法及应用1.核磁共振、中子散射等现代物理方法1.思考和练习：常见的辐射有哪些，如何防护？课程目标3重点、难点：核磁共振及其应用1.讲授法：简述核物理检测技术及方法4四、课程考核（一）考核内容与考核方式表4-1课程目标、考核内容与考核方式对应关系课程目标考核内容所属学习模块/项目考核占比考核方式课程目标11.材料热容、热膨胀的定义、热传导的宏观规律和微观机理、热稳定性及德拜温度154%课堂表现平时作业阶段性测试闭卷考试2.各种涉及电导的宏观参数和物理量、电导率及其影响因素、晶体能带理论。23.固体物质的各种磁性及宏观表现；磁性表征参量及各类磁性物质的内部相互作用；磁性材料在交变磁场中的磁化过程及宏观磁性。34.光传播的电磁理论、各种光现象的物理本、光和固体的相互作用、影响材料光学性能的各种因素45.材料弹性的物理本质、影响材料弹性模量的主要因素，内耗产生的机制。5课程目标21.各种材料的电导率及其影响因素，晶体的能带理论知识235%课堂表现平时作业阶段性测试闭卷考试2.光和固体的相互作用，影响材料光学性能的各种因素43.影响材料弹性模量的主要因素，内耗产生的机制5课程目标31.比热容的测量、计算及热分析方法13%课堂表现平时作业2.导电性的常见测试方法23.磁滞回线和磁化曲线测定34.材料光学性能的表征方法45.弹性模量及内耗的测量方法56.核磁共振、中子散射等现代物理方法6课程目标41.热性能分析在材料研究中的应用18%课堂表现平时作业2.当前导电材料的发展23.磁性材料及其应用34.光纤材料及光存储材料等光学材料的发展。45.弹性模量及内耗分析的应用5表4-2课程目标与考核方式矩阵关系课程目标考核方式考核占比课堂表现20%平时作业10%阶段性测验10%闭卷考试60%课程目标140%40%60%60%54%课程目标220%30%40%40%35%课程目标310%10%0%0%3%课程目标430%20%0%0%8%（二）成绩评定1.平时成绩评定（1）课堂表现（50%）：通过学生在课堂上的表现情况，特别是发言与提问、小组讨论等情况，来评价学生相关的能力。根据上课是否认真听讲，是否能够针对研究问题与师生开展交流讨论、是否有睡觉或者玩手机的情况，是否有扰乱课堂秩序的情况，按照百分制进行计分。（2）作业完成情况（25%）：围绕课程的学习目标进行作业的设计。如课后习题的作答、对材料物理性能研究领域前沿知识的综述，考核学生对于基本知识的理解掌握情况、运用现代工具的水平、初步制定研究方案的能力。根据学生是否正确完成作业、是否独立完成作业按百分制计分。（3）阶段性测验（25%）：学生在期中测试中掌握课程基本知识的情况；2.期末成绩评定该课程对本科生是必修课,闭卷考试。着重对基本概念、基本理论和基本计算、材料性能的改善和应用的考核，考试成绩占60%。3.总成绩评定总成绩应由平时考核成绩和期末考核成绩构成，其构成比例应科学合理。书写格式：总成绩（100%）=平时成绩（40%）+期末成绩（60%）（三）评分标准表5课堂表现/平时作业评分标准考核项目评分标准优秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)课堂表现（1）课堂纸练习、积极回答问题，且能进行解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点正确，问题有深度、有创新（50%）。（1）课堂测验、能够回答问题。（50%）（2）提问、讨论发言观点正确，但问题无深度或无创新（50%）。（1）课堂测验、回答问题需引导，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点基本正确，但问题无深度。（50%）（1）课堂测验、回答问题错误率在30~50%之间，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点有部分错误，或逻辑不严密（50%）。（1）课堂测验、回答问题错误率超过50%，且不能解（50%）。（2）提问、讨论发言观点错误，思路不清晰，逻辑不严密（50%）。如出现错误价值观、反党反社会言论，记为0课后作业（1）答案正确率超过90%（80%）。（2）部分作业完成方法、思路有创新（10%）。（3）书写规范，无抄袭，态度端正（10%）。（1）作业正确率在80~89%（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写规范，无抄袭，态度端正（10%）。（1）作业正确率在70-79%（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写较规范，无抄袭，态度基本端正（10%）。（1）作