《高分子物理》教学大纲

《高分子物理》教学大纲课程编号：11180008英文名称：PolymerPhysics学分：3.5学时：总学时56学时，其中理论56学时，实践0学时先修课程：高等数学C1，大学物理C，概率统计，物理化学1、2，有机化学1、2，高分子化学，材料科学和力学基础课程类别：专业主干课程授课对象：高分子材料与工程专业学生教学单位：化学化工学院修读学期：第5学期一、课程描述和目标《高分子物理》是研究高分子材料的化学组成与结构，与其各种物理、机械性能之间的关系，以及高分子中分子运动规律的科学，是沟通合成与应用的桥梁。它以物理学、有机化学、物理化学和高分子化学等课程为基础，又为后续课程聚合物基复合材料工程、聚合物加工工程、高分子研究方法等打下理论基础。本课程与高分子材料的分子设计、合成工艺、改性方法、成型工艺、实际应用等都有非常密切的联系，是高分子材料与工程及其相关专业最重要的，也是必不可少的专业主干课程之一。本课程拟达到的目标：课程目标1：在专业知识方面，掌握高分子链的基本结构、高分子的凝聚态结构、高分子溶液的性质和热力学性质、高分子的分子量与分子量分布、分子运动理论、高分子的高弹性及橡胶热力学、高分子的粘弹性、高分子的极限力学性能、高分子的流变性和介电性等章节的相关原理和基本定律。深入理解高分子物理的基本原理、方法与技能。深刻认识并掌握高分子物理利用结构与性能的关系处理问题的基本方法。【对标指标点1-3.能够将相关知识和数学模型方法用于推演、分析专业工程问题。】课程目标2：在专业能力方面，掌握高分子的基本结构、分子量与分子量分布、热力学及运动学的基本概念和原理，弄清分子内与分子间相互作用的本质，通过分子运动理论建立结构与性能的关系。能熟练运用高分子物理的理论知识来解释高分子材料制备、加工与实际应用中遇到的问题，以满足实际需要。【对标指标点2-1.

能运用材料科学原理，识别和判断材料生产和加工领域复杂工程问题的关键环节。】课程目标3：在专业素养方面，培养有效的团队合作精神与沟通交流能力，养成高分子专业的职业规范和习惯，能正确认识和评价塑料、橡胶、纤维等常用高分子产品结构与性能的关系，并能将高分子物理的理论知识熟练运用于新材料、新产品、新工艺的开发和应用。【对标指标点2-2.

能基于相关科学原理和数学模型方法正确表达材料生产和加工领域复杂工程问题。】二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重指标点1-3.能够将相关知识和数学模型方法用于推演、分析专业工程问题。课程目标1H指标点2-1.

能运用材料科学原理，识别和判断材料生产和加工领域复杂工程问题的关键环节。课程目标2M指标点2-2.

能基于相关科学原理和数学模型方法正确表达材料生产和加工领域复杂工程问题。课程目标3H三、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容基本要求及重、难点（含德育要求）学时教学方式对应课程目标1绪论掌握高分子的基本概念，明确本课程研究的对象和内容，对高分子学科的发展历程趋势有新了解，掌握高分子物理的学习和研究方法。重、难点：高分子物理的发展历程和学习方法。德育元素：培养学生科学精神和人文精神2集中讲授课程目标1、32高分子的链结构掌握高分子链的化学组成、构型、构造和构象的基本知识（近程结构与远程结构）；理解链段、柔顺性、均方末端距、无扰链等基本概念；能熟练运用理想链模型和等效自由连接链模型。重、难点：三种高分子的构型；高分子柔顺性的影响因素和比较；等效自由连接链模型的建立和计算。德育元素：养成良好的学习习惯，独立完成作业。6集中讲授课程目标1、33高分子的凝聚态结构了解高分子凝聚态的基本原理，晶体的基础知识和表征方法；掌握结晶热力学，不同结晶形态的形成条件和特点，三种聚合物晶体结构模型，结晶度的测定方法；了解非晶态结构模型；掌握高分子液晶的分类和特点，了解液晶的表征方法；理解取向的基本原理，了解取向的表征手段和应用；了解高分子合金的特点。重、难点：高分子结晶的必要条件；晶面Miller指数、晶胞密度的计算；液晶的有序性分类及特点。德育元素：培养不怕困难的科学研究精神。8集中讲授课程目标1、2、34高分子溶液掌握高分子溶液的基本概念，溶液中真实链的热力学理论；了解聚合物的熵弹性理论，熟练运用三种溶剂选择方法；了解混合熵（Flory平均场理论）、混合热、混合自由能、化学位及渗透压的数学推导和模型（溶液热力学）；掌握相平衡与相分离机理，了解聚合物浓溶液的应用和增塑原理。重、难点：高分子的溶解过程；不同聚合物溶液体系特点及浓度计算；溶度公式和溶剂化原则；θ溶液、1和A2的物理意义；聚合物相图的分析。德育元素：实事求是的科研作风和团结协作的团队意识。8集中讲授课程目标1、2、35分子量与分子量分布理解聚合物多分散性和平均分子量的概念，熟练运用统计学方法计算聚合物分子量及分子量分布；掌握聚合物分子量及分子量分布的测定方法；明确粘度的基本物理量；掌握GPC的基本原理、普适校正曲线和数据处理方法。重、难点：数均、重均分子量的计算；外推法在实验数据处理中的应用；Zimm作图法；特性粘度的测定和计算方法；GPC的数据处理和计算。德育元素：养成唯真求实、尊重数据、严谨理性的工匠品质。6集中讲授课程目标1、2、36聚合物的分子运动和转变理解聚合物分子运动的特点，包括运动单元的多重性、时间依赖性和温度依赖性；明确材料力学的基本物理量和公式；掌握三类典型聚合物的分子运动规律；掌握玻璃化转变的基本定律、意义和影响因素；了解玻璃化转变的现象、测定方法、热力学理论和动力学理论；了解高分子结晶动力学理论和影响结晶速度的因素；深入理解Avrami方程和指数的物理意义；掌握聚合物的熔融过程和熔点相关知识。重、难点：运用分子运动理论分析三类聚合物的力学状态及模量（形变）-温度曲线；玻璃化转变自由体积理论；影响玻璃化温度的因素；Avrami方程和指数的计算；影响熔点的因素。德育元素：培养不怕困难的科学研究精神。6集中讲授课程目标1、27高分子的高弹性了解常用橡胶的命名、结构及特点；熟悉材料力学中常见受力过程的分析；掌握橡胶高弹性的形成条件、特点及交联度的描述方法；了解橡胶热力学方程的物理意义及推导过程；掌握相似模型推导的三个橡胶状态方程并熟练运用；了解橡胶状态方程的一般修正方法、非相似模型（幻影模型）和Mooley-Rivlin理论；掌握橡胶的溶胀效应及溶胀度的公式。重、难点：三个橡胶状态方程的相关计算；橡胶溶胀度的相关计算。德育元素：培养不怕困难的科学研究精神。4集中讲授课程目标1、2、38高分子的粘弹性了解理想弹性体、理想粘性体和高分子线性力学响应的基本特点，掌握不同类高分子的蠕变、应力松弛原理及曲线；了解动态粘弹性的概念和公式；掌握描述高分子力学损耗的物理量及影响因素；熟练运用粘弹性数学描述的两个基本模型及简单叠加；了解广义的Maxwell模型和Kelvin模型；理解松弛时间、玻尔兹曼叠加原理和时温等效原理；掌握WLF方程在实际生产加工中的计算方法；了解聚合物粘弹性的测定方法及力学松弛谱。重、难点：运用分子运动理论解释高分子的蠕变、应力松弛、滞后和力学损耗等现象；Maxwell模型、Kelvin模型及简单多元件模型的受力分析和计算；移动因子aT及WLF方程的计算；德育元素：养成唯真求实、尊重数据、严谨理性的工匠品质。6集中讲授课程目标1、2、39聚合物的极限力学性能明确聚合物极限力学性能的基本物理量；掌握不同类高分子的应力应变曲线；弄清屈服和断裂的概念；掌握剪切带和银纹的概念、形成机理及特点；掌握高分子强度理论、不同断裂方式的机理及力学性能的影响因素（强度和韧性）；了解格里菲斯理论和增强、增韧的原理及方法。重、难点：运用分子运动理论解释不同类高分子的应力应变曲线；聚合物不同断裂方式的受力过程分析；强度和韧性的影响因素。德育元素：实事求是的科研作风和团结协作的团队意识。4集中讲授课程目标1、2、310聚合物的流变性理解聚合物的流动机理；掌握牛顿流体定律；熟悉各类非牛顿流体的特点、流动曲线和幂律公式；掌握聚合物的普适流动曲线及剪切变稀原理；了解影响聚合物流动性和粘流温度的因素；明确聚合物熔体流动过程中常见的几种现象及机理。重、难点：幂律指数的物理意义；运用分子缠结理论解释普适流动曲线。德育元素：实事求是的科研作风和团结协作的团队意识。4集中讲授课程目标1、2、311聚合物的介电性了解高分子的极化现象及介电性；明确电介质极化过程中的基本物理量；掌握高分子的极化机理；掌握高分子介电常数、介电损耗的概念及影响因素。重、难点：运用分子运动理论解释极化机理；介电常数和介电损耗的物理意义。德育元素：爱党，爱国，爱校。2课程目标1、2、3合计56四、课程教学方法采用集中讲授的教学方式。课堂以多媒体演示讲授为主，辅以课堂讨论和提问，并结合课前预习、课后作业、课后复习与答疑等方式。在教学方法上，注重启发式教学和互动式教学，采用举例、对比、推理和归纳等方法，引导学生积极思考，理解和掌握知识要点。五、学业评价和课程考核（一）考核方式及具体要求1.课程成绩构成与要求课程考核注重形成性和终结性评价相结合，考核内容主要由平时作业、课程论文、期末考核组成，均按百分制计分，其中期末考核成绩占60%、平时作业成绩占10%、课堂表现成绩占10%、章节测试成绩占20%。2.课程目标达成考核与评价序号教学环节课程目标1（分值）课程目标2（分值）课程目标3（分值）合计1平时作业1000102课堂表现550103章节测试5510204期末考试20103060课程目标对应分值402040100（二）考核与评价标准1.平时成绩考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分作业按时完成，90%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握到位。按时完成，70%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握较到位。延时完成，60%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握基本到位。不交和补交，50%以下的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握有偏差。2.章节测试与评价标准章节测试根据测试题目及评分标注进行打分（百分制）。采取闭卷测试形式，随堂线下进行，题型主要采用选择、简答、计算题等。3.课堂表现考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分课堂考勤、互动、提问等1、能提前10分钟到达教室，不早退，2、课堂积极参与讨论，师生互动良好；3、基本知识点和原理理解掌握到位。4、能够利用高分子物理知识分析实际相关专业问题。1、能提前5分钟到达教室，不早退，2、课堂上参与讨论，师生有互动；3、理解基本知识点和原理。4、能够较好利用高分子物理知识分析实际相关专业问题。1、踩点到达教室，有早退现象，2、课堂上讨论参与度不高，参与师生互动较少；3、基本理解基本知识点和原理。4、利用高分子物理知识对相关专业问题有一定的分析与讨论。1、不能按时达教室，有早退现象，2、课堂上基本不参与讨论，缺少师生互动；3、基本知识点和原理掌握较差。4、难以利用高分子物理知识对相关专业问题有一定的分析与讨论。4.期末试卷考核与评价标准根据课程目标及教学内容，设计期末考