《材料物理性能》課程教學(xué)大綱（新能源材料與器件專業(yè)）

《材料物理性能》課程教學(xué)大綱一、課程簡(jiǎn)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(xué)分3總學(xué)時(shí)數(shù)48課程類別□通識(shí)教育課程□公共基礎(chǔ)課程專業(yè)教育課程□綜合實(shí)踐課程□教師教育課程課程性質(zhì)必修□選修□其他課程形態(tài)□線上線下□線上線下混合式□社會(huì)實(shí)踐□虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式閉卷□開卷□課程論文□課程作品□匯報(bào)展示□報(bào)告課堂表現(xiàn)?階段性測(cè)試平時(shí)作業(yè)□其他（可多選）開課學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院開課系(教研室)新能源材料與器件面向?qū)I(yè)新能源材料與器件開課學(xué)期第5學(xué)期先修課程高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)、固體物理、材料科學(xué)基礎(chǔ)后續(xù)課程新能源材料設(shè)計(jì)與制備、半導(dǎo)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(xué)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(xué)出版社,2022.2.胡正飛.材料物理性能[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2023.課程資源/newview/movie/courseintro?newurl=YHL6J6OUB課程簡(jiǎn)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(cè)方法及應(yīng)用。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得從事材料研發(fā)、制造等相關(guān)行業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法，能夠運(yùn)用所學(xué)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(shí)際的優(yōu)良學(xué)風(fēng)和勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神；為后續(xù)《新能源材料設(shè)計(jì)與制備》、《半導(dǎo)體物理與器件》等專業(yè)課的學(xué)習(xí)以及將來的工作和科研打下較堅(jiān)實(shí)的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)表1課程目標(biāo)序號(hào)具體課程目標(biāo)課程目標(biāo)1學(xué)生能夠描繪和闡述材料的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面性能本征參數(shù)的物理模型和物理意義。課程目標(biāo)2學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)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(biāo)3學(xué)生能夠針對(duì)具體對(duì)象，嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案以研究材料的組成、結(jié)構(gòu)、物相與材料物理性能以及器件設(shè)計(jì)制備之間的關(guān)系；具有高度的社會(huì)責(zé)任感、愛國(guó)主義情懷、辨證唯物主義的科學(xué)世界觀和正確的人生價(jià)值觀。課程目標(biāo)4學(xué)生能夠運(yùn)用現(xiàn)代工具，通過自學(xué)相關(guān)知識(shí)，簡(jiǎn)述材料物理性能研究領(lǐng)域中的前沿、熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。能夠運(yùn)用現(xiàn)有知識(shí)，通過組合、選配、改進(jìn)、二次開發(fā)等方式創(chuàng)造性地進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)滿足特定需求的材料。表2課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)畢業(yè)要求1：工程知識(shí)【H】1.2針對(duì)復(fù)雜的新能源材料與器件工程問題，能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，結(jié)合數(shù)據(jù)分析，對(duì)具體的對(duì)象建立數(shù)學(xué)模型并利用計(jì)算機(jī)求解。1畢業(yè)要求2：?jiǎn)栴}分析【H】2.2針對(duì)儲(chǔ)能和能量轉(zhuǎn)換材料的組成、結(jié)構(gòu)、物相、性能以及器件的復(fù)雜工程問題，能夠應(yīng)用用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，結(jié)合相關(guān)工具及模型方法簡(jiǎn)化和分解復(fù)雜工程問題，并正確的闡釋和表達(dá)。2畢業(yè)要求4：研究【M】4.2在儲(chǔ)能和能量轉(zhuǎn)換材料的組成、結(jié)構(gòu)、物相、性能以及器件設(shè)計(jì)和制備等方面，能夠針對(duì)具體對(duì)象的特征，選擇研究路線和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。3畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具【H】5.3針對(duì)儲(chǔ)能和能量轉(zhuǎn)換材料的組成、結(jié)構(gòu)、物相、性能以及器件設(shè)計(jì)和制備等方面所遇到的復(fù)雜工程問題，能夠運(yùn)用現(xiàn)有知識(shí)、自學(xué)相關(guān)知識(shí)和現(xiàn)代工具，通過組合、選配、改進(jìn)、二次開發(fā)等方式創(chuàng)造性地進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)滿足特定需求的材料，并能夠分析其局限性。4三、課程學(xué)習(xí)內(nèi)容與方法（一）理論學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求表3-1課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方法對(duì)應(yīng)關(guān)系序號(hào)課程模塊學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)任務(wù)課程目標(biāo)學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)方法學(xué)時(shí)1緒論及材料的熱學(xué)性能1.材料物理性能的地位、研究?jī)?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(dǎo)的宏觀規(guī)律和微觀機(jī)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(biāo)1、3、4重點(diǎn)：1.材料的熱容、熱膨脹及相關(guān)的的各種理論2.熱傳導(dǎo)的宏觀規(guī)律和微觀機(jī)理3.熱穩(wěn)定性的評(píng)定難點(diǎn)：熱傳導(dǎo)微觀機(jī)理、熱容模型講授法：主要針對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容1、2文獻(xiàn)調(diào)研法：主要針對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容3練習(xí)法：主要針對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容2小組討論：主要針對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容2102.比熱容的測(cè)量、計(jì)算及熱分析方法3.膨脹分析在材料研究中的應(yīng)用2材料的電學(xué)性能1.各種電導(dǎo)的宏觀參數(shù)和物理量及電導(dǎo)的主要基本公式1.思考和練習(xí)：電阻測(cè)量方法及應(yīng)用，電阻率的求解，什么是N、P型半導(dǎo)體，，表征超導(dǎo)體的指標(biāo)2.拓展學(xué)習(xí)：我國(guó)半導(dǎo)體科學(xué)和產(chǎn)業(yè)的最新研究進(jìn)展課程目標(biāo)1-4重點(diǎn)：1.各種電導(dǎo)的宏觀參數(shù)和物理量及電導(dǎo)的主要基本公式2.晶體的能帶理論知識(shí)難點(diǎn)：晶體的能帶理論知識(shí)講授法：主要針對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容1、2、3文獻(xiàn)調(diào)研：主要針對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容4102.各種電導(dǎo)的電導(dǎo)率及其影響因素，晶體的能帶理論知識(shí)3.導(dǎo)電性的常見測(cè)試方法及原理4.當(dāng)前導(dǎo)電材料的發(fā)展利用AI工具進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，完成一篇綜述3材料的磁學(xué)性能1．物質(zhì)的各種磁性及其物理本質(zhì)；掌握磁性表征參量、各類磁性物質(zhì)的內(nèi)部相互作用；磁性材料在交變磁場(chǎng)中的磁化過程及宏觀磁性1.思考和練習(xí)：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(jìn)展課程目標(biāo)1、3、4重點(diǎn)：1.物質(zhì)的各種磁性及其物理本質(zhì)2.影響磁性的因素3．材料磁性能測(cè)量。難點(diǎn)：磁性分析的應(yīng)用講授法：主要針對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容1、2文獻(xiàn)調(diào)研：主要針對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容382.磁性材料磁滯回線和磁化曲線測(cè)定3.材料磁性分析的應(yīng)用4材料的光學(xué)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(zhì)的光散射等各種光學(xué)現(xiàn)象的物理本質(zhì)；1.思考和練習(xí)：人類為什么不能超過光速，超過了會(huì)有什么新的現(xiàn)象？光吸收和散射系數(shù)的計(jì)算2.拓展閱讀：生活中的光學(xué)材料（民用和軍用）課程目標(biāo)1-4重點(diǎn)：1.各種光學(xué)現(xiàn)象的物理本質(zhì)。2.簡(jiǎn)述影響材料光學(xué)性能的各種因素。3.材料光學(xué)性能的基本表征方法及測(cè)定難點(diǎn)：材料透光性機(jī)理的解釋講授法：主要針對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容1、2小組討論：主要針對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容3文獻(xiàn)調(diào)研：主要針對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容4102.光和固體的相互作用，影響材料光學(xué)性能的各種因素3.材料光學(xué)性能的基本表征方法，如透光率、發(fā)光強(qiáng)度的測(cè)定4.光纖材料、激光晶體材料及光存儲(chǔ)材料等光學(xué)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(zhì)1.思考和練習(xí)：內(nèi)耗的本質(zhì)是什么？有哪些物理量，它們之間的關(guān)系？課程目標(biāo)1-4重點(diǎn)：1.彈性的物理本質(zhì)及影響材料彈性模量的主要因素2.彈性模量的應(yīng)用難點(diǎn)：內(nèi)耗產(chǎn)生的機(jī)制講授法：主要針對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容1、3小組討論：主要針對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容2文獻(xiàn)調(diào)研：主要針對(duì)學(xué)習(xí)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(jī)制3.彈性模量及內(nèi)耗的測(cè)量方法4.彈性模量及內(nèi)耗分析的應(yīng)用。6核物理檢測(cè)方法及應(yīng)用1.核磁共振、中子散射等現(xiàn)代物理方法1.思考和練習(xí)：常見的輻射有哪些，如何防護(hù)？課程目標(biāo)3重點(diǎn)、難點(diǎn)：核磁共振及其應(yīng)用1.講授法：簡(jiǎn)述核物理檢測(cè)技術(shù)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(biāo)、考核內(nèi)容與考核方式對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)考核內(nèi)容所屬學(xué)習(xí)模塊/項(xiàng)目考核占比考核方式課程目標(biāo)11.材料熱容、熱膨脹的定義、熱傳導(dǎo)的宏觀規(guī)律和微觀機(jī)理、熱穩(wěn)定性及德拜溫度154%課堂表現(xiàn)平時(shí)作業(yè)階段性測(cè)試閉卷考試2.各種涉及電導(dǎo)的宏觀參數(shù)和物理量、電導(dǎo)率及其影響因素、晶體能帶理論。23.固體物質(zhì)的各種磁性及宏觀表現(xiàn)；磁性表征參量及各類磁性物質(zhì)的內(nèi)部相互作用；磁性材料在交變磁場(chǎng)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(xué)性能的各種因素45.材料彈性的物理本質(zhì)、影響材料彈性模量的主要因素，內(nèi)耗產(chǎn)生的機(jī)制。5課程目標(biāo)21.各種材料的電導(dǎo)率及其影響因素，晶體的能帶理論知識(shí)235%課堂表現(xiàn)平時(shí)作業(yè)階段性測(cè)試閉卷考試2.光和固體的相互作用，影響材料光學(xué)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(jī)制5課程目標(biāo)31.比熱容的測(cè)量、計(jì)算及熱分析方法13%課堂表現(xiàn)平時(shí)作業(yè)2.導(dǎo)電性的常見測(cè)試方法23.磁滯回線和磁化曲線測(cè)定34.材料光學(xué)性能的表征方法45.彈性模量及內(nèi)耗的測(cè)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(biāo)41.熱性能分析在材料研究中的應(yīng)用18%課堂表現(xiàn)平時(shí)作業(yè)2.當(dāng)前導(dǎo)電材料的發(fā)展23.磁性材料及其應(yīng)用34.光纖材料及光存儲(chǔ)材料等光學(xué)材料的發(fā)展。45.彈性模量及內(nèi)耗分析的應(yīng)用5表4-2課程目標(biāo)與考核方式矩陣關(guān)系課程目標(biāo)考核方式考核占比課堂表現(xiàn)20%平時(shí)作業(yè)10%階段性測(cè)驗(yàn)10%閉卷考試60%課程目標(biāo)140%40%60%60%54%課程目標(biāo)220%30%40%40%35%課程目標(biāo)310%10%0%0%3%課程目標(biāo)430%20%0%0%8%（二）成績(jī)?cè)u(píng)定1.平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定（1）課堂表現(xiàn)（50%）：通過學(xué)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(píng)價(jià)學(xué)生相關(guān)的能力。根據(jù)上課是否認(rèn)真聽講，是否能夠針對(duì)研究問題與師生開展交流討論、是否有睡覺或者玩手機(jī)的情況，是否有擾亂課堂秩序的情況，按照百分制進(jìn)行計(jì)分。（2）作業(yè)完成情況（25%）：圍繞課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行作業(yè)的設(shè)計(jì)。如課后習(xí)題的作答、對(duì)材料物理性能研究領(lǐng)域前沿知識(shí)的綜述，考核學(xué)生對(duì)于基本知識(shí)的理解掌握情況、運(yùn)用現(xiàn)代工具的水平、初步制定研究方案的能力。根據(jù)學(xué)生是否正確完成作業(yè)、是否獨(dú)立完成作業(yè)按百分制計(jì)分。（3）階段性測(cè)驗(yàn)（25%）：學(xué)生在期中測(cè)試中掌握課程基本知識(shí)的情況；2.期末成績(jī)?cè)u(píng)定該課程對(duì)本科生是必修課,閉卷考試。著重對(duì)基本概念、基本理論和基本計(jì)算、材料性能的改善和應(yīng)用的考核，考試成績(jī)占60%。3.總成績(jī)?cè)u(píng)定總成績(jī)應(yīng)由平時(shí)考核成績(jī)和期末考核成績(jī)構(gòu)成，其構(gòu)成比例應(yīng)科學(xué)合理。書寫格式：總成績(jī)（100%）=平時(shí)成績(jī)（40%）+期末成績(jī)（60%）（三）評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表5課堂表現(xiàn)/平時(shí)作業(yè)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)考核項(xiàng)目評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)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(xí)、積極回答問題，且能進(jìn)行解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點(diǎn)正確，問題有深度、有創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測(cè)驗(yàn)、能夠回答問題。（50%）（2）提問、討論發(fā)言觀點(diǎn)正確，但問題無深度或無創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測(cè)驗(yàn)、回答問題需引導(dǎo)，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點(diǎn)基本正確，但問題無深度。（50%）（1）課堂測(cè)驗(yàn)、回答問題錯(cuò)誤率在30~50%之間，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點(diǎn)有部分錯(cuò)誤，或邏輯不嚴(yán)密（50%）。（1）課堂測(cè)驗(yàn)、回答問題錯(cuò)誤率超過50%，且不能解（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點(diǎn)錯(cuò)誤，思路不清晰，邏輯不嚴(yán)密（50%）。如出現(xiàn)錯(cuò)誤價(jià)值觀、反黨反社會(huì)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(gè)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(gè)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