《材料物理2》課程教學(xué)大綱

《材料物理2》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱材料物理MaterialsPhysics課程編碼MAT320711030開(kāi)課院部材料科學(xué)與工程學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)材料物理教學(xué)團(tuán)隊(duì)學(xué)分3.0課內(nèi)學(xué)時(shí)48講授48實(shí)驗(yàn)0上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)48適用專業(yè)材料物理授課語(yǔ)言中文先修課程大學(xué)物理（2-1）、大學(xué)物理（2-2）、材料科學(xué)基礎(chǔ)課程簡(jiǎn)介（必修）本課程是材料物理專業(yè)的核心專業(yè)必修課。課程內(nèi)容主要包括固體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、導(dǎo)電物理、電介質(zhì)物理、高分子物理、材料非線性、碳納米管等六部分。通過(guò)學(xué)習(xí)本課程，可以使學(xué)生以物理的角度來(lái)分析解釋生產(chǎn)、生活中的一些材料特性，掌握一些材料物理特性機(jī)理，逐步學(xué)會(huì)如何從物理機(jī)理出發(fā)設(shè)計(jì)新材料或者優(yōu)化材料的物理特性。另外，該課程通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研和課外創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，突出培養(yǎng)學(xué)生的外語(yǔ)交流運(yùn)用能力、創(chuàng)新能力和解決問(wèn)題的能力，為學(xué)生將來(lái)在繼續(xù)深造、步入社會(huì)工作發(fā)展提供更多的機(jī)會(huì)。Thiscourseisarequiredcourseformaterialsphysics.Itincludessolidstructurebasis,conductivephysics,dielectricphysics,polymerphysics,materialnonlinearity,carbonnanotubes.Thecoursehighlightstheprofessionalcharacteristicsofthe"newenergymaterialsphysics."Throughthestudyofthiscourse,studentscanexplaintheproductionandlifeofsomeofthematerialpropertiesfromaphysicalpointofview.Also,theycanmastersomemechanismofthematerialphysicalcharacteristicsandgraduallylearnhowtodesignanewmaterialfromthephysicalmechanismoroptimizethephysicalpropertiesofmaterials.Inaddition,throughtheinnovativeexperimentalpart,thecoursecancultivatetheactivityandinnovationability.Thenmoreopportunitiescanbecreatedforstudentswhentheyfacethefurtherstudyorfindajob.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：理解一些材料工程應(yīng)用和科學(xué)進(jìn)展中的新材料及其物理現(xiàn)象是3.32M2目標(biāo)2：理解并掌握特定材料的結(jié)構(gòu)及其物理特性之間的聯(lián)系是2.33M3目標(biāo)3：通過(guò)課程理論內(nèi)容的擴(kuò)展和外延(調(diào)研+創(chuàng)新實(shí)驗(yàn))，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題的能力是8.24M4目標(biāo)4：掌握幾種典型的物理模型，能夠解釋實(shí)際材料應(yīng)用和科研進(jìn)展中的物理現(xiàn)象是4.1三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1(Err)(Err)/////21.1緒論材料的特性與應(yīng)用、材料的性能本質(zhì)M12講授//32.1原子結(jié)構(gòu)及鍵型原子結(jié)合方式、原子電子結(jié)構(gòu)和幾種量子數(shù)，離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵和范德瓦爾鍵的性質(zhì)，四種結(jié)合鍵對(duì)應(yīng)形成的晶體的性質(zhì)M22講授//42.2晶體結(jié)構(gòu)與晶體學(xué)七大晶系、十四種布拉菲點(diǎn)陣；米勒指數(shù)、晶向指數(shù)、致密度、密排面和密排方向M12講授+討論//52.3準(zhǔn)晶、非晶和液晶準(zhǔn)晶；非晶；液晶；物理性質(zhì)；實(shí)際應(yīng)用M32講授//62.4材料的實(shí)驗(yàn)研究方法FIM、STM、AFM顯微鏡的測(cè)量原理及實(shí)際應(yīng)用；中子衍射、x射線衍射以及電子衍射的物理區(qū)別及實(shí)際應(yīng)用M22講授+討論//73.1材料導(dǎo)電概述金屬導(dǎo)電機(jī)制；馬西森定則；壓力和溫度對(duì)電阻材料影響的內(nèi)在本質(zhì)M12講授//83.2半導(dǎo)體及p-n結(jié)P型半導(dǎo)體；N型半導(dǎo)體；PN結(jié)的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電原理；單向?qū)щ娦?；二極管M22講授+討論//93.3半導(dǎo)體的物理效應(yīng)電致發(fā)光效應(yīng)；光生伏特效應(yīng)；余輝效應(yīng)；半導(dǎo)體激光M3,M46講授+展示6創(chuàng)新器件103.4能帶理論在半導(dǎo)體中的應(yīng)用半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)；半導(dǎo)體材料與金屬材料（半導(dǎo)體）接觸前后能級(jí)的變化；接觸后產(chǎn)生的特殊效應(yīng)M3,M42講授+討論2小組調(diào)研113.5半導(dǎo)體陶瓷的缺陷化學(xué)理論基礎(chǔ)KV符號(hào)系統(tǒng)；質(zhì)量作用定律；準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)式；半導(dǎo)體陶瓷的摻雜改性M22講授//123.6超導(dǎo)物理超導(dǎo)現(xiàn)象，超導(dǎo)態(tài)特性；性能指標(biāo)；超導(dǎo)應(yīng)用；技術(shù)難題M12講授+展示//134.1靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)行為電極化的微觀機(jī)制；靜電介電系數(shù)；電極化強(qiáng)度的推導(dǎo)；洛倫茲有效場(chǎng)的計(jì)算模型M1,M22講授//144.2變動(dòng)電場(chǎng)中電介質(zhì)行為及介質(zhì)損耗變動(dòng)電場(chǎng)中電介質(zhì)的行為；介電損耗；極化馳豫；動(dòng)態(tài)介電系數(shù)M22講授+討論//154.3固體電介質(zhì)的電導(dǎo)與擊穿電介質(zhì)的擊穿特性；擊穿的不同機(jī)制；固體電介質(zhì)電導(dǎo)的不同類型；對(duì)復(fù)介電常數(shù)和介電譜的實(shí)驗(yàn)研究M1,M42講授//165.1有機(jī)材料的電子輸運(yùn)有機(jī)材料的分類和特征；分子軌道理論；分子軌道的分布特點(diǎn)和分類；極化子的定義M22講授//175.2有機(jī)材料中的能帶與載流子輸運(yùn)機(jī)制有機(jī)材料能帶的特點(diǎn)與摻雜；有機(jī)材料中產(chǎn)生載流子的方法；極化子；激子；孤子M22講授//186.1材料的自組裝現(xiàn)象自組裝；耗散結(jié)構(gòu)；混沌現(xiàn)象產(chǎn)生的原理；耗散結(jié)構(gòu)形成的條件M22講授//196.2分形分形定義；描述方法和維數(shù)的計(jì)算M12講授//206.3混沌混沌的概念；混沌基本理論；混沌三要素M12講授//216.4相變與相變動(dòng)力學(xué)相變的原理；一級(jí)相變和二級(jí)相變；相變動(dòng)力學(xué)；均勻相變與非均勻相變M12講授//227.1碳納米管材料碳納米管的基本特性；制備方法；應(yīng)用領(lǐng)域；無(wú)序碳納米管材料的制備及其機(jī)理M3,M42講授+討論2小組調(diào)研四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1課堂表現(xiàn)利用信息化技術(shù)，進(jìn)行考勤、問(wèn)題互動(dòng)、答題、討論等20%2作業(yè)每章留2-3次作業(yè)，根據(jù)作業(yè)情況給分10%3階段性測(cè)試課程中間進(jìn)行兩次階段性測(cè)試，計(jì)入總分10%4創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)以小組為單位，以材料電性能為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)至少一套創(chuàng)新器件10%5期末考試課程最后進(jìn)行閉卷期末考試，總分100分，分為多種題型50%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1課堂表現(xiàn)70%A=課堂互動(dòng)題目正確率>80%;B=課堂互動(dòng)題目正確率>60%;C=課堂互動(dòng)題目正確率>40%2M1期末考試30%設(shè)置10分左右的工程實(shí)際問(wèn)題，根據(jù)作答情況賦分3M2課堂表現(xiàn)30%A=課堂相關(guān)題目正確率>80%B=課堂相關(guān)題目正確率>60%C=課堂相關(guān)題目正確率>40%4M2階段性測(cè)試30%設(shè)置60分左右的結(jié)構(gòu)和物理特性的題目，根據(jù)作答情況賦分5M2期末考試40%設(shè)置一半左右的相關(guān)題目，根據(jù)作答情況賦分6M3創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)40%根據(jù)小組創(chuàng)新器件的創(chuàng)新性、綜合性