2011材料物理系教学大纲

本科课程教学大纲 2011 版 征求意见稿 教 务 处 编 印 二 一一年七月 理论物理理论物理 1 1 Theoretical Physics 1 课程编号 课程属性 专业任选课 学 分 3 学分 学 时 48 学时 讲课 32 学时 上机 0 学时 实验 0 学时 课程性质 必修 先修课程 普通物理 高等数学 适用专业 材料物理 教 材 量子力学教程 周世勋 高等教育出版社出版 2010 年 第二版 热力学 统计物理 汪志诚 高等教育出版社 2008 年第四版 开课院系 数理学院材料物理系 一 课程的教学目标和任务 量子力学作为现代物理学的理论基础 课程设置目的同学们能够掌握量子力学基本规 律及其基本概念 为进一步学习其他相关课程打下良好的理论基础 统计物理是物理类专 业的专业基础课程之一 该部分的任务是让学生熟练掌握热力学和统计力学的基本原理和 研究方法 并能够运用它们来解决一些典型物质系统的热力学性质 通过该课程的学习使 学生初步建立分析微观世界的思路和方法 并培养学生分析问题 解决问题 进行创造性 思维能力的培养 使理论分析能力得到必要的锻炼 为进一步学习打下牢固的基础 二 教学内容和要求 要求将各章节知识点分为掌握 熟悉 理解 了解 初步了解等 量子力学部分 第一章 绪论 2 学时 理解光的波粒二象性 原子结构的玻尔理论和微粒的波粒二象性 第二章 波函数和薛定谔方程 6 学时 1 掌握波函数的统计解释 态迭加原理和薛定谔方程等 2 掌握波函数的标准条件 3 掌握定态薛定谔方程和一维无限深势阱 4 熟悉线性谐振子和势垒贯穿 第三章量子力学中的力学量 8 学时 1 掌握表示力学量的算符 动量算符和角动量算符 2 掌握电子在库仑场中的运动和氢原子 3 掌握厄密算符本征函数的正交性 4 掌握算符与力学量的关系 5 掌握算符的对易关系 两力学量同时有确定值的条件 测不准关系 第四章 态和力学量的表象 4 学时 掌握态的表象 算符的矩阵表示和量子力学公式的矩阵表述 第七章 自旋与全同粒子 4 学时 1 掌握电子自旋和电子的自旋算符和自旋函数 2 掌握全同粒子的特性和全同粒子体系的波函数 泡利原理 统计物理部分 近独立粒子的最概然分布 6 学时 1 理解粒子运动状态的经典描述 掌握粒子运动状态的量子描述 2 掌握系统微观运动状态的描述 理解等概率原理 3 熟悉分布和微观状态 4 掌握玻耳兹曼分布 玻色分布和费米分布 6 8 三种分布的关系 第七章 玻耳兹曼统计 8 学时 1 掌握热力学量的统计表达式和理想气体的物态方程 2 掌握麦克斯韦速度分布律和能量均分定理 3 熟悉理想气体的内能和热容量熟悉理想气体的熵 第八章 玻色统计和费米统计 8 个学时 1 掌握热力学量的统计表达式 2 掌握弱简并理想玻色气体和费米气体 3 熟悉玻色 爱因斯坦凝聚 和金属中的自由电子气体 第九章 系综理论 2 学时 熟悉相空间刘维尔 理 微正则系综 正则系综 三 大纲说明 1 作业 6 次 2 考核方式 闭卷考试 3 总评成绩计算方式 平时成绩和期末考试成绩综合计算 4 是否使用多媒体 采用多媒体辅助教学 5 其他 四 参考书目 曾谨言 量子力学 第三版 科学出版社 2000 张永德 量子力学 科学出版社 2002 王竹溪 统计物理学导论 第二版 高教出版社 1965 龚昌德 热力学与统计物理学 高教出版社 1982 苏汝铿 热力学与统计物理基础 复旦大学出版社 1990 制定人 雷制定人 雷 勇勇 审定人 审定人 批准人 批准人 理论物理理论物理 2 2 Theoretical Physics 2 课程编号 课程属性 专业任选课 学 分 2 学分 学 时 32 学时 讲课 32 学时 上机 0 学时 实验 0 学时 课程性质 选修 先修课程 电磁学 矢量分析 数学物理方法 适用专业 材料物理 教 材 电动力学 郭硕鸿等 高等教育出版社 2008 第三版 开课院系 数理学院材料物理系 一 课程的教学目标和任务 电动力学是高等学校本科应用专业理论物理课程之一 为专业必修课 是普通物理电 磁学的后继课 通过本课程的学习 不仅使学生对电磁现象的认识在电磁学唯象理论的基 础上更深入一步 认清电磁场的本质 了解相对论的时空观 而且要学习理论物理学处理 问题的方法 提高在本课程领域分析 解决实际问题的能力 为学习应用物理和相关课程 打好基础 二 教学内容和要求 要求将各章节知识点分为掌握 熟悉 理解 了解 初步了解等 1 绪论 2 学时 1 理解矢量场的基本概念 2 掌握 算符 矢量微分算符 与函数的运算 3 了解并矢和张量概念及运算 2 电磁现象的普遍规律 8 学时 1 理解描述宏观电磁场的物理量 描述宏观电磁场的麦克斯韦方程组 2 掌握真空 介质中的麦克斯韦方程组及其麦克斯韦方程组满足的边界条件 还要掌握 电磁场的能量 动量表达式 以及能量 动量守恒定律 3 了解描述电磁场能量密度和麦克斯韦应力张量等概念 3 静电场 8 学时 1 理解静电场的标势引入的物理意义 唯一性定理 2 掌握求解方程的分离变量法 镜像法 3 了解电多极矩法和格林函数法 4 静磁场 8 学时 1 理解静磁场的矢势及其物理意义 微分方程 2 理解磁标势概念 及其能引入磁标势的条件 3 掌握磁标势满足的微分方程 并能够类似于电标势通过镜像法和分离变量法进行求解 5 电磁波的传播 6 学时 1 理解平面电磁波与时谐电磁波满足的微分方程 2 掌握平面时谐电磁波满足的微分方程 及其求解方法和边界条件 并掌握有导体存在 时的电磁波的边界条件 及其谐振腔 波导中电磁波满足的表达式 3 了解电磁波在介质界面上的反射与折射定律和菲涅耳公式等 三 大纲说明 1 作业 6 次 2 考核方式 闭卷考试 3 总评成绩计算方式 平时成绩和期末考试成绩综合计算 4 是否使用多媒体 采用多媒体辅助教学 5 其他 四 参考书目 电动力学 尹真 科学出版社 2005 第二版 电动力学 汪德新 科学出版社 2005 电动力学 罗春荣 西安交通大学出版社 2000 第三版 电动力学 蔡圣善等 高等教育出版社 2002 第二版 制定人 雷制定人 雷 勇勇 审定人 审定人 批准人 批准人 无机非金属材料学 Inorganic Non metal materials 课程编号 3411098 课程属性 专业方向课 学 分 2 学分 学 时 342 学时 讲课 34 学时 上机 0 学时 实验 0 学时 课程性质 选修 先修课程 材料科学基础 材料工程基础 材料物理与化学 适用专业 材料物理 教 材 无机非金属材料工艺学 王琦主编 中国建材工业 2005 年出版 开课院系 数理学院材料物理系 一 课程的教学目标和任务 本课程是材料物理专业学生选修的专业课 课程目的是使学生通过本课程的学习 掌 握无机非金属材料的制备原理 生产工艺过程中的共性及特点 生产过程中的物理化学变 化 并使学生对无机非金属材料 特别是水泥 陶瓷 玻璃材料 的性能 生产过程和应 用有较全面的了解 二 教学内容和要求 要求将各章节知识点分为掌握 熟悉 理解 了解 初步了解等 1 绪论 2 学时 1 掌握材料及无机非金属材料的定义与分类 无机非金属材料工艺学的研究内容 2 熟悉无机非金属材料现状及发展趋势 3 理解无机非金属材料在人类生活中的地位与作用 4 了解典型无机非金属材料工艺简介 2 原料 燃料及预处理 4 学时 1 掌握粘土类原料的种类 组成以及工艺性质 2 熟悉原料的预处理工艺方法 预烧 破碎 干燥 筛分 除铁 3 理解石英类原料的种类和性质 石英在加热过程中的晶型转变 4 了解长石的种类与性质 长石类原料的应用以及长石类原料在玻璃生产中的作用 5 初步了解澄清剂 着色剂 脱色剂 乳浊剂 助溶剂 氧化与还原剂的种类及作用 3 无机非金属材料的组成及配料计算 4 学时 1 掌握 CaO SiO2 Al2O3系统的组成设计及配料计算 2 了解硅酸盐水泥的组成设计及配料计算 4 原料 燃料及预处理 6 学时 1 掌握配合料的制备与加工工艺 破碎 粉磨 2 熟悉破碎 粉磨的机械设备和工作原理 3 理解水泥生料的粉磨和陶瓷坯料的制备的过程 4 了解配合料的成型工艺和成型设备及其工作原理 了解水泥生料成球的工艺过程 5 初步了解干燥的概念及其物理过程 5 煅烧 烧成与熔化 14 学时 1 掌握陶瓷材料的高温烧成过程 掌握坯体在烧成过程中的物理化学变化 掌握低温烧 成与快速烧成的概念以及工艺原理 2 熟悉烧成新方法热加工方法与设备 熟悉硅酸盐水泥熟料的煅烧过程 熟悉生料在煅 烧过程中的物理化学变化以及微量元素和矿化剂对熟料煅烧和质量的影响 3 理解玻璃的熔化设备 理解影响玻璃熔化过程的因素以及造成玻璃熔体的质量缺陷的 因素 4 了解传统与近代无机非金属材料的热加工方法与设备 5 初步了解回转窑内熟料的煅烧工艺过程 6 冷却 2 学时 1 掌握冷却的概念 掌握陶瓷的冷却工艺过程 2 熟悉水泥熟料的冷却和玻璃生产过程中的冷却过程 7 制品加工 2 学时 1 掌握玻璃与玻璃制品的加工以及陶瓷釉料制备及陶瓷冷加工工艺过程 2 熟悉水泥制成及水泥熟料的贮存 3 了解水泥组成材料及其作用 三 大纲说明 1 作业和报告 作业 7 次 课程论文 0 篇 2 考核方式 闭卷考试 3 总评成绩计算方式 平时成绩 20 期末考试成绩 80 综合计算 4 是否使用多媒体 是 5 其他 四 参考书目 1 王琦主编 无机非金属材料工艺学 第 1 版 北京 中国建材工业出版社 2005 2 张振平主编 水泥热工设备与测试技术 第1版 北京 化学工业出版社 2006 3 胡道和主编 水泥工业热工设备 第1版 武汉 武汉理工大学出版社 1991 4 刘康时编著 陶瓷工艺原理 第1版 广州 华南理工大学出版社 1990 5 姜建华 无机非金属材料工艺原理 第1版 北京 化学工业出版社 2005 6 章秦娟编著 陶瓷工艺学 第1版 武汉 武汉工业大学出版社 2002 7 沈威主编 水泥工艺学 第1版 武汉 武汉理工大学出版社 1991 制定人 制定人 姚义俊姚义俊 审定人 审定人 批准人 批准人 机械制图 Mechanical Drawing 课程编号 课程属性 学科基础课 学 分 2 学分 学 时 34 学时 讲课 27 学时 上机 7 学时 实验 0 学时 课程性质 选修 先修课程 高等数学 适用专业 材料物理 物理 教 材 机械制图 钱可强主编 高等教育出版社 2008 年 2 月 开课院系 数理学院材料物理系 一 课程的教学目标和任务 画法几何及机械制图是一门研究图示 图解空间几何问题和绘制与阅读机械工程图样 的学科 本课程的教学目的是培养学生绘制 阅读机械图样的能力以及图解空间几何问题 的能力 由于本课程是一门实践性较强的课程 所以在教学过程中必须注意 教 与 练 相结合 应保证一定量的课堂作业时间 及时发现和纠正学生在作图过程中出现的问题 结合本课程的特点 教师在平时的教学中 不仅要注重理论教学 还应重视实物模型和教 学挂图的使用 培养学生的空间感性认识 教师可采用启发式的教学方法 引导学生从空 间到平面 再从平面到空间的多次反复 从而帮助学生提高阅读和绘制机械图样的能力 二 教学内容和要求 要求将各章节知识点分为掌握 熟悉 理解 了解 初步了解等 1 制图的基本知识和基本技能 2 学时 1 掌握机械制图国家标准有关规定 徒手草图画法 2 熟悉绘图工具和仪器使用 几何作图方法 分析和标注平面图形尺寸 2 点 直线和平面的投影 4 学时 1 掌握正投影法的概念及基本特性 三面投影体系的建立 点的三面投影的形成 点的 三面投影规律 两点的相对位置 重影点 各种位置直线的三面投影的作图方法和投影特 性 2 熟悉直线上的点的投影特性 两直线的相对位置 平面的表示法 各种位置平面的投 影特性和作图方法 3 理解平面上取点和直线 直线与平面 平面与平面之间的相对位置 4 了解点的投影规律 直线对投影面的各种相对位置 两直线相对位置 交叉直线应着 重讲可见性问题 平面对投影面的各种相对位置 线面相对位置重点是相交问题 3 立体的投影 6 学时 1 熟练掌握平面立体的投影及其表面取点 线 平面立体的截交线 回转体的投影及其 表面取点 线 回转体的截交线 相贯线 掌握各种基本体被截切的基本形式 截交线的 基本形状及求截交线投影的方法 掌握正交圆柱相交的基本形式和相贯线的变化趋势 熟 练运用简化或近似画法绘制相贯线的投影 较快地绘制相交立体的投影 2 熟悉柱 锥 球的投影特性及表面上取点 取线 截交线 相贯线的求法 3 理解截交线 相贯线作图方法 4 组合体的视图及尺寸注法 4 学时 1 熟练掌握三视图的形成及其特性 形体分析法 三视图的画法 读法 尺寸标注 做 到投影正确 尺寸标注正确 完整 清晰 进一步提高空间思维能力 空间想象力和构型 能力 掌握各种组合体的基本组合形式及组合后视图的画法 2 使学生了解组合体的组合形式 熟悉各种表面邻接关系的画法 掌握各种组合体的读 图 视图及尺寸标注 做到尺寸标注正确 完整清晰 3 学会徒手绘制组合体的正等轴测图和尺寸注法的技法 熟悉用形体分析和线面分析法 画图 读图和标注尺寸 5 轴测图 机件常用的表达方法 4 学时 1 掌握轴测投影 轴向伸缩系数和轴间角的概念 正等测和斜二测概念 2 熟悉视图 剖视图 剖面图 简化画法和其它规定画法 3 理解绘制轴测投影图的基本方法 4 了解国家标准中规定的表达机件的方法 提高用视图表达机件的能力 6 标准件和常用件 3 学时 1 了解常用标准件与一般零件的不同 掌握常用标准件的规定标记及图示特点 掌握标 准件的概念 螺纹及其连接的规定画法及标注 2 熟悉常用螺纹紧固件及其连接的画法和规定标记 查阅标准的方法 圆柱齿轮及其啮 合的画法 3 理解螺纹及螺纹连接的画法及标注 直齿圆柱齿轮画法 7 计算机绘图 7 学时 1 掌握 AutoCAD 2004 的主要功能 了解 AutoCAD 2004 的运行环境 AutoCAD 2004 软件的主要特点 熟悉 AutoCAD 2004 的界面 AutoCAD 2004 命令的键盘输入方法 AutoCAD 2004 命令的菜单输入方法 知道 AutoCAD 2004 命令的重复命令 掌握 AutoCAD 2004 数据的输入 2 掌握绘图基本命令的操作 掌握常用的编辑命令 掌握常用的绘图显示控制命令 熟 悉绘图查询命令 掌握辅助绘图工具命令 3 掌握图层的基本概念 图层的作用 图层的性质和图层的状态 掌握图层的操作命 令 三 大纲说明 1 作业和报告 作业 7 次 课程论文 0 篇 2 考核方式 闭卷考试 3 总评成绩计算方式 平时成绩 20 期末考试成绩 80 综合计算 4 是否使用多媒体 是 5 其他 四 参考书目 1 机械制图 大连理工大学工程画教研室编 高等教育出版社出版 1991 年 10 月 2 画法几何学 大连理工大学工程画教研室编 高等教育出版社出版 1990 年 12 月 3 画法几何及机械制图 哈工大王丽洁 吴佩年主编 哈工大出版社出版 1997 年 5 月 制定人 制定人 姚义俊姚义俊 审定人 审定人 批准人 批准人 激光原理 Laser Principle 课程编号 学 分 2 学 时 34 学时 其中上课 34 学时 习题 0 学时 先 修 课程 光学 适用专业 物理学 应用物理 材料物理 教 材 激光原理及应用 电子工业出版社 陈家璧主编 开课院系 材料物理系 一 课程的性质和任务 激光原理讲述光辐射和物质的相互作用过程 激光通过光学元件成像和光学谐振腔内 的传输和变换规律 并简单介绍了激光器的调 Q 和锁模的原理和技术 通过本课程的教学 使同学了解激光原理 特性 应用以及发展前景 特别是与激光应用领域相关的理科专业 的同学通过该课程的学习 在今后的学习与研究中可以应用激光从事研究工作 二 课程的基本内容及和要求 第一章 激光概述 8 学时 1 教学内容 1 1 激光简介 1 2 模的概念 1 3 激光的产生 1 4 激光的特点 2 基本要求 本章重点 模 受激发射 量子放大 谐振腔 本章难点 模 谐振腔 第二章 高斯光束 10 学时 上课 10 学时 习题 0 学时 1 教学内容 2 1 高斯光束 基模 的特点 2 2 高斯光束 基模 电矢量表达式的推导 2 3 高斯光束的高阶模 2 4 高斯光束的变换传输 2 5 高斯光束的聚焦 2 6 高斯光束变换的 ABCD 律 2 基本要求 本章重点 基模 高阶模 传输 模式匹配 高斯光束变换的 ABCD 律 本章难点 基模 电矢量表达式 q 参数 变换规律 高斯光束变换的 ABCD 律 第三章 光学谐振腔 6 学时 上课 10 学时 习题 2 学时 1 教学内容 3 1 球面镜腔中的高斯光束 3 2 多元谐振腔和它的模 谐振腔的稳定条件 3 3 稳定腔和非稳腔 3 4 光学谐振腔的损耗 3 5 光学谐振腔中模式场分布和谐振频率 3 6 球面镜腔稳定条件的讨论 几何光学理论 2 基本要求 本章重点 球面镜腔中的高斯光束 多元谐振腔 谐振腔中模式场分布和谐振频率 本章难点 高斯光束的简并 损耗 场分布和谐振频率 第四章 增益和增益饱和 8 学时 1 教学内容 4 1 谱线的线型和线宽 4 2 介质对光的增益和增益饱和效应 2 基本要求 本章重点 谱线的线型和线宽 增益系数 速率方程及稳态解 增益饱和效应 本章难点 谱线的弛豫增宽和多普勒增宽 增益系数 速率方程 第五章 激光器的基本工作原理 2 学时 上课 2 学时 习题 0 学时 1 教学内容 5 1 激光形成的阈值条件 5 2 连续运转激光器中稳定状态的建立 5 3 连续激光器的输出功率和最佳透过率 5 4 脉冲固体激光器的工作特性 2 基本要求 本章重点 增益系数的阈值条件 单模激光器稳定振荡 模式竞争 多模振荡 输 出功率和最佳透过率 阈值 输出能量及效率 本章难点 增益系数的阈值条件 模式竞争 多模振荡 阈值 疏运能量及效率 三 大纲说明 教学环节与方式 以课堂讲授为主 逐渐引入电化教学及多媒体教学 采用做习题 自学和课堂讨论等方式 启发学生主动学习的积极性 每章布置作业 闭卷考试 四 参考书目录 1 周炳琨等编著 激光原理 国防工业出版社 2000 2 钱梅珍等编著 激光物理 电子工业出版社 2001 制定人 制定人 姚义俊 审定人 审定人 批准人 批准人 电动力学电动力学 Electrodynamics 课程编号 课程属性 专业任选课 学 分 2 学分 学 时 32 学时 讲课 32 学时 上机 0 学时 实验 0 学时 课程性质 选修 先修课程 电磁学 矢量分析 数学物理方法 适用专业 材料物理 教 材 电动力学 郭硕鸿等 高等教育出版社 2008 第三版 开课院系 数理学院材料物理系 一 课程的教学目标和任务 电动力学是高等学校本科应用专业理论物理课程之一 为专业必修课 是普通物理电 磁学的后继课 通过本课程的学习 不仅使学生对电磁现象的认识在电磁学唯象理论的基 础上更深入一步 认清电磁场的本质 了解相对论的时空观 而且要学习理论物理学处理 问题的方法 提高在本课程领域分析 解决实际问题的能力 为学习应用物理和相关课程 打好基础 二 教学内容和要求 要求将各章节知识点分为掌握 熟悉 理解 了解 初步了解等 1 绪论 2 学时 1 理解矢量场的基本概念 2 掌握 算符 矢量微分算符 与函数的运算 3 了解并矢和张量概念及运算 2 电磁现象的普遍规律 6 学时 1 理解描述宏观电磁场的物理量 描述宏观电磁场的麦克斯韦方程组 2 掌握真空 介质中的麦克斯韦方程组及其麦克斯韦方程组满足的边界条件 还要掌握 电磁场的能量 动量表达式 以及能量 动量守恒定律 3 了解描述电磁场能量密度和麦克斯韦应力张量等概念 3 静电场 4 学时 1 理解静电场的标势引入的物理意义 唯一性定理 2 掌握求解方程的分离变量法 镜像法 3 了解电多极矩法和格林函数法 4 静磁场 4 学时 1 理解静磁场的矢势及其物理意义 微分方程 2 理解磁标势概念 及其能引入磁标势的条件 3 掌握磁标势满足的微分方程 并能够类似于电标势通过镜像法和分离变量法进行求解 5 电磁波的传播 6 学时 1 理解平面电磁波与时谐电磁波满足的微分方程 2 掌握平面时谐电磁波满足的微分方程 及其求解方法和边界条件 并掌握有导体存在 时的电磁波的边界条件 及其谐振腔 波导中电磁波满足的表达式 3 了解电磁波在介质界面上的反射与折射定律和菲涅耳公式等 6 电磁波的辐射 6 学时 1 理解电磁场的矢势与标势的物理意义 推迟势的物理意义 2 掌握电磁场场的矢势和标势在不同规范下所满足的微分方程 并能根据电多极矩来计 算矢势和标势的表达式 3 了解衍射问题和基尔霍夫公式还有辐射压力的表达式 并且要了解库仑规范和洛仑兹 规范中对矢势不同的限定 7 狭义相对论 4 学时 1 理解爱因斯坦的两个假设 伽利略变换 2 掌握洛仑兹变换 及其在一些系统中的应用 3 了解电动力学的相对论不变性 三 大纲说明 1 作业 6 次 2 考核方式 闭卷考试 3 总评成绩计算方式 平时成绩和期末考试成绩综合计算 4 是否使用多媒体 采用多媒体辅助教学 5 其他 四 参考书目 电动力学 尹真 科学出版社 2005 第二版 电动力学 汪德新 科学出版社 2005 电动力学 罗春荣 西安交通大学出版社 2000 第三版 电动力学 蔡圣善等 高等教育出版社 2002 第二版 制定人 刘斌制定人 刘斌 审定人 审定人 批准人 批准人 物理化学物理化学 课程名称 工程化学 课程性质 必修课 总 学 时 48 讲课学时 48 实验学时 0 学 分 2 适用对象 非化学类各专业学生 先修课程 高等数学 大学物理 教 材 物理化学核心教程 第 2 版 科学出版社 沈文霞主编 开课院系 数理学院材料物理系 任课教师 苏静 一 课程的教学目标和任务一 课程的教学目标和任务 本课程是为材料物理专业开设的一门必修自然科学基础课 为解决化学理论问题而 开设的 主要解决化学反应的方向和限度 化学反应的速率和机理等方面的问题 着重 研究学科内更具普遍性的 更本质的化学运动内在规律 研究化学中的物质运动基本规 律 通过本课程学习 要求学生达到以下目的 1 了解和理解物理化学中重要的基本概念和基本知识 2 掌握各基本原理 定律 规则 并能进行计算和综合运用 解决一些实际问题 3 掌握科学的学习方法 研究方法 通过较大量的作业 练习 分析 实验 对以上概 念 原理 定律消化 理解 拓宽知识面 接受新信息 阅读参考资料 为学习专业课 打下良好的科学研究基础 三 教学内容及要求三 教学内容及要求 第第 1 1 章章 绪论 绪论 1 1 学时 学时 教学内容 1 物理化学课程内容 2 物理化学研究与学习的方法 3 物理量的表示与运算 教学要求 明确为什么要学习物理化学 物理化学的基本内容 如何学好物理化学 第第 2 2 章章 热力学第一定律 热力学第一定律 7 7 学时 学时 教学内容 1 热力学概论 2 热力学基本概念 3 热力学第一定律 4 焓和热容 5 理想气体的热力学能和焓 6 几种热效应 7 化学反应的焓变 教学要求 1 掌握热力学的基本概念 着重理解状态函数的特点 2 了解几种热效应形式 掌握化学反应热 明确内能 U 和 H 都是状态函数 热 Q 和 W 都是与途径有关 3 掌握热力学第一定律的表述 数学表达式及根据状态函数的特性计算 U H的方法 并能熟练地计算理想气体在恒温 恒压 恒容及绝热过程的 U H Q 及W 4 掌握由生成焓 燃烧焓的数据计算化学反应热效应的方法 会应用基尔霍夫定律计算在 不同温度下的热效应 第第 3 3 章章 热力学第二定律热力学第二定律 8 8 学时 学时 教学内容 1 热力学第二定律 2 Carnot 循环和 Carnot 定理 3 熵的概念 4 熵的物理意义和规定熵 5 Helmholtz 自由能和 Gibbs 自由能 6 热力学函数间的关系 教学要求 1 了解自发过程的共同特征 明确热力学第二定律的意义和表述 2 理解火商的物理意义 掌握火商判据的适用条件及其应用 学会计算一些简单过程的 S 熵与熵增原理是本章的重点和难点 3 明确吉布斯函数的定义及其特殊条件下的物理意义 掌握物系在恒温和恒压条件下 Gibbs 自由能增量作过程方向和限度判据的应用 掌握 G 的计算方法 4 掌握热力学函数间的基本关系式 5 了解热力学第三定律 第第 4 4 章章 多组分系统热力学 多组分系统热力学 8 8 学时 学时 教学内容 1 多组分系统的组成表示法 2 偏摩尔量 3 化学势 4 稀溶液的两个经验定律 5 稀溶液的依数性 教学要求 1 了解解偏摩尔量 化学势的概念 2 了解拉乌尔定律和亨利定律的应用 了解稀溶液的依数性 第第 5 5 章章 化学平衡化学平衡 8 8 学时 学时 教学内容 1 化学反应的等温方程 2 标准平衡常数 3 标准平衡常数的测定与计算 4 温度对标准平衡常数的影响 5 各种因素对化学平衡的影响 教学要求 1 掌握标准平衡常数的定义式 理想气体系统及含有纯物质凝聚相与理想气体的多相反应 系统中的标准平衡常数的表达式 2 掌握用化学反应等温方程式为判断化学反应进行的方向 3 掌握由反应的 求以及计算的方法 mrG K mrG 4 掌握由反应的平衡组成计算及由计算平衡组成的方法 K K 5 掌握温度对平衡常数的影响 即 vant Hoff 公式的计算 6 掌握压力和惰性组份对平衡移动的影响 7 理解 的意义和区别 G G r mrG 第第 6 6 章章 化学动力学化学动力学 8 8 学时 学时 教学内容 1 化学动力学基本概念 2 具有简单级数反应的特点 3 温度对反应速率的影响 4 典型复合反应 5 反应速率理论简介 教学要求 1 掌握反应速率 反应级数和反应分子数的概念及反应级数与反应分子数的区别和联系 2 掌握各级反应速率方程的特点 从实验数据求反应数率常数和反应级数的方法 3 理解活化能的概念及其对反应速率的影响 掌握阿累尼乌斯方程的几种形式及其应用 第第 7 7 章章 电化学电化学 8 8 学时 学时 教学内容 1 电化学的基本概念 2 电导及其应用 3 强电解质理论简介 4 可逆电池和可逆电极 5 原电池热力学 6 电极电势和电池的电动势 7 电动势测定的应用 教学要求 1 理解电解质溶液的导电机理 掌握法拉第定律 2 掌握电导 电导率和摩尔电导率的概念及三者之间的关系 用测定电导的办法计算弱电 解质的电离度 电离常数以及难溶盐的溶解度 3 了解离子独立运动定律及其应用 4 了解电解质的平均活度和平均活度系数以及强电解质溶液理论的基本观点 离子氛的 概念 得拜 尤格尔极限公式的各项含义 离子强度的定义 5 掌握可逆电池的定义及必须具备的条件 电极电势的概念 会用能斯特方程计算电极电 势和电池电动势 6 掌握各类电极的基本特点 学会由给定化学反应设计原电池 由给定原电池写出电极反 应和电池反应 并由电极电势计算电池电动势以及可逆电池热力学函数的变化 三三 考试形式考试形式 闭卷考试 备注备注 气体 相平衡 表面现象 胶体分散系统可以在其他课程中获得相关知识 因课时限制 本课程不做讲解 制定人 苏静制定人 苏静 审定人 审定人 批准人 批准人 有机高分子材料 课程编号 课程类型 选修课 课程名称 有机高分子材料 英文名称 Organic Polymeric Materials 总 学 时 32 讲课学时 32 实验学时 0 学 分 2 适用对象 全院 任课教师 苏静 先修课程 高分子化学 高分子物理和高分子成型工艺学等 一 课程性质 目的和任务 本课程是高分子材料科学与工程专业本科生在学习了相关高分子基础理论知识后开设 的一门选修课 课程主要内容是以高分子的结构 性能 应用为主线 阐述了高分子材料的 主要应用领域及主要品种 通过本课程的学习 使学生能初步掌握高分子材料的结构 合 成 性能和应用之间的基本关系 熟悉一些通用高分子材料的基本性质及加工成型方法 学习这们课程可以真正作到学以致用 对学生毕业后适应就业需要具有十分重要的实际意 义 二 教学基本要求 要求学生能初步掌握高分子材料的结构 合成 性能和应用之间的基本关系 熟悉一 些通用高分子材料的基本性质及加工成型方法 初步具有利用所学高分子材料的基本知识 分析和解决实际生活中遇到问题的能力 三 教学内容及要求 第一章 绪论 2 学时 1 1 高分子材料的发展史 1 2 高分子材料的类型与特征 包括塑料 橡胶 纤维 涂料 黏合剂 聚合物基复合材料 聚合物合金和功能高分 子材料 1 3 高分子材料的成型加工 包括挤出成型 注射成型 吹塑成型和压制成型 要求重点掌握高分子材料的类型与特征 一般掌握高分子材料的成型加工类型与特征 了 解高分子材料的发展史 第二章 通用塑料 6 学时 2 1 聚乙烯 包括聚乙烯的概述 结构与性能 聚乙烯的加工性能 聚乙烯的加工工艺 其他种类 的聚乙烯 2 2 聚丙烯 包括聚丙烯的结构 聚丙烯的性能 聚丙烯的加工性能 聚丙烯的改性 2 3 聚氯乙烯 包括聚氯乙烯的结构 性能和成型加工工艺 聚氯乙烯的添加剂 改性聚氯乙烯 2 4 聚苯乙烯类树脂 包括聚苯乙烯 高抗冲聚苯乙烯 ABS 树脂 其他苯乙烯系树脂 2 5 酚醛树脂 包括酚醛树脂的合成 酚醛树脂的固化 酚醛树脂的性能 酚醛树脂的成型加工 2 6 环氧树脂 包括环氧树脂的特性 环氧树脂的种类 环氧树脂的固化剂 环氧树脂的加工性能 要求重点掌握常用通用塑料的结构 性能 了解其加工及应用 第三章 工程塑料 8 学时 3 1 聚酰胺 聚酰胺的结构 性能 加工及应用 3 2 聚碳酸脂 聚碳酸脂的结构 性能 加工及应用 3 3 聚甲醛 聚甲醛的结构 性能 加工及应用 3 4 热塑性聚酯 包括聚对苯二甲酸乙二醇脂 聚对苯二甲酸丁二醇脂 常用热塑性聚酯的结构 性能 及应用 3 5 聚砜类塑料 包括双酚 A 型聚砜 聚芳砜 聚醚砜 聚砜的改性品种的结构 性能及应用 3 6 氟塑料 包括聚四氟乙烯 聚三氟氯乙烯 聚偏氟乙烯 聚氟乙烯的结构 性能及应用 要求重点掌握常用工程塑料的结构 性能 了解其加工及应用 第四章 合成纤维 2 学时 4 1 概述 4 2 通用合成纤维 包括聚酰胺 聚酯纤维 腈纶 丙纶 维纶的结构 性能 合成及应用 要求重点掌握常用合成纤维的结构 性能 了解其加工及应用 第五章 橡胶 4 学时 5 1 概述 包括橡胶的特征 橡胶的发展历史 橡胶的分类 橡胶的配合与加工工艺 橡胶的性 能指标 5 2 天然橡胶 包括天然橡胶的制备与分类 天然橡胶的组成和结构 天然橡胶的性能和应用 5 3 通用合成橡胶 包括丁苯橡胶 聚丁二烯橡胶 集成橡胶 丁基橡胶 乙丙橡胶等的结构 性能和应 用 5 4 特种合成橡胶 包括丁腈橡胶 硅橡胶 氟橡胶 丙烯酸酯橡胶 其他合成橡胶胶的结构 性能和应 用 5 5 热塑性弹性体 包括共聚型热塑性弹性体 热塑性硫化橡胶胶的性能和应用 要求重点掌握通用合成橡胶 一般掌握特种合成橡和热塑性弹性体 了解天然橡胶 第六章 涂料和黏合剂 4 学时 6 1 概述 6 2 涂料的组成及作用 分类 主要介绍醇酸树脂涂料 丙烯酸涂料 聚氨酯涂料的组成 性能及应用 6 3 黏合剂的特点 分类 组成以及粘合工艺 6 4 常用黏合剂 主要介绍环氧树脂黏合剂 聚氨酯黏合剂 酚醛树脂黏合剂的组成 性能及应用 要求重点掌握涂料的组成及作用 了解常用黏合剂的制备 性能及应用 第七章 功能高分子材料 6 学时 7 1 概述 7 2 物理功能高分子材料 包括导电高分子材料 有机高分子材料 光学功能高分子材料 液晶高分子材料的结 构 性能及应用 7 3 化学功能高分子材料 包括高分子试剂 高分子催化剂 高分子分离膜 分子印记聚合物 离子交换树脂的 结构 性能及应用 7 4 生物高分子材料 包括抗凝血高分子材料 生物可降解高分子材料的结构 性能及应用 7 5 功能转换型功能高分子材料 包括智能高分子材料 光致发光和电致发光高分子材料 光致变色高分子材料的结构 性能及应用 要求了解常用功能高分子的性能及应用 四 教学方法与手段 老师讲解与学生讨论相结合 采用多媒体教学 五 考核方式 闭卷考试 六 采用教材说明 教 材 高分子材料基础 第二版 张留成 翟雄伟 丁会利编著 化学工业出版社 2002 高分子材料基础 黄丽编著 化学工业出版社 2005 年 制定人 苏静制定人 苏静 审定人 审定人 批准人 批准人 材料环境学材料环境学 Materials Environment Science 课程编号 课程属性 专业方向课 学 分 2 学分 学 时 32 学时 讲课 32 学时 上机 0 学时 实验 0 学时 课程性质 选修 先修课程 材料概论 材料科学基础等 适用专业 材料专业 环境工程专业等 教 材 自编讲义 开课院系 数理学院材料物理系 一 课程的教学目标和任务 1 通过对材料环境学的含义的理解 使学生们掌握材料腐蚀与环境的关系及相互作 用 认识到材料环境学对发展国民经济的意义 2 通过对材料的环境影响评价体系的了解 使学生们掌握环境协调性评价 LCA 的基本概念和方法框架 3 通过对电化学基础的学习以及特定环境中的材料腐蚀特征的了解 使同学们掌握 不同环境中 如大气环境 生物环境及空间环境的腐蚀类型 特征及影响它们腐蚀的主要 因素和防止措施 尤其是空间环境中 要理解空间原子氧对材料的腐蚀损伤的机理 并掌 握制备空间环境材料的方法 4 在了解了材料与环境之间的关系以及材料的环境评价方法之后 学生们熟悉合理 设计金属结构的原则 掌握电化学保护及表面防护的方法以及应掌握开发环境友好材料的 基本工艺方法和手段 尤其以与生活密切相关的环境工程材料 如 电磁污染控制材料 大气污染净化材料 新型环境替代材料及多功能环境修复材料等为主 不仅要掌握上述材 料的基本特性 还要熟悉制备这些材料的原理 二 教学内容和要求 要求将各章节知识点分为掌握 熟悉 理解 了解 初步了解等 第一章 绪言 3 学时 1 1 什么是材料环境学 1 2 材料环境学术在发展国民经济中的意义 1 3 材料环境学的发展历程 1 4 材料环境学的分类 1 5 材料与环境 1 掌握材料环境学与材料腐蚀与防护之间的关系及其材料环境学的分类 2 熟悉材料环境学的发展历程 3 理解材料环境学的含义 4 了解材料环境学在发展国民经济中的意义 5 初步了解材料环境学的来源 第二章 材料的环境影响评价 6 学时 2 1 常见的环境指标及其表达方法 2 2 材料的环境影响评价方法与标准 2 3 LCA 的技术框架及评价过程 2 4 常用的 LCA 评价模型 2 5 LCA 应用举例 2 6 LCA 的局限性 1 掌握 LCA 的技术框架及评价过程 学会用 LCA 方法去评价产品的环境行为 2 熟悉 LCA 的技术框架及评价过程 3 理解如何运用 LCA 方法去评价产品的环境行为 4 了解材料的环境影响评价方法与标准 5 初步了解 LCA 的技术的基本过程 第三章 特定环境中的材料腐蚀特征 4 学时 3 1 全面腐蚀 3 2 点腐蚀 3 3 缝隙腐蚀 3 4 晶间腐蚀 3 5 选择性腐蚀 3 6 应力腐蚀 3 7 腐蚀疲劳 3 8 磨损腐蚀 1 掌握特定环境中的材料腐蚀特征 重点掌握全面腐蚀 点腐蚀 晶间腐蚀 应力腐 蚀 磨损腐蚀的类型 产生条件 机理及控制手段 2 熟悉不同腐蚀类型的特征 能够针对具体腐蚀类型的特点去解决实际问题 3 理解点蚀机理 缝隙腐蚀机理 应力腐蚀的机理及氢脆机理 4 了解全面腐蚀的耐蚀标准 影响点蚀的因素和预防措施 了解缝隙腐蚀的条件和控 制方法 了解影响晶间腐蚀产生的条件和影响因素 了解引力腐蚀发生的条件和特征及控 制方法 5 初步了解选择性腐蚀的类型 磨损腐蚀的类型 第四章 不同环境中的材料腐蚀 5 学时 4 1 大气环境中的材料腐蚀 4 2 海水中的材料腐蚀 4 3 生物环境中的材料腐蚀 4 4 空间环境对材料的腐蚀 1 掌握自然环境 生物环境及空间环境的材料腐蚀 重点掌握大气 生物环境 空间 环境腐蚀的类型 腐蚀过程 腐蚀机理及影响大气 生物环境 空间环境腐蚀的主要因素 和控制方法 2 熟悉大气 生物环境 空间环境腐蚀的类型 特征及影响它们腐蚀的主要因素和防 止措施 尤其是空间环境腐蚀 需要熟悉空间原子氧对材料的腐蚀损伤效应 3 理解大气 生物 空间环境中的材料腐蚀机理 4 了解大气 海水 生物 空间环境中的腐蚀类型 影响因素及控制方法 5 初步了解自然环境 生物环境及空间环境中的材料腐蚀 第五章 材料的环境友好加工及制备 4 学时 5 1 合理选材 5 2 合理设计金属结构 5 3 控制和改变环境因素 5 4 缓蚀剂 5 5 电化学保护 5 6 表面保护覆盖层 5 7 降低材料环境负担性的技术 5 8 清洁生产技术 1 掌握设计金属结构的原则 缓蚀剂的缓蚀速率和种类 重点掌握电化学保护方法及 表面防护的方法 掌握实现清洁生产的途径和再循环利用技术 2 熟悉合理设计金属结构的原则 缓蚀剂 熟悉电化学保护方法及表面防护的方法 熟悉清洁生产的理论基础 3 理解合理选材和设计金属结构的原则 理解实现清洁生产的途径 4 了解控制和改变环境的因素 缓蚀剂的应用 了解降低材料环境负担性的技术 第六章 环境工程材料 10 学时 6 1 环境污染净化用材料 6 1 1 水污染净化材料 6 1 2 大气污染净化材料 6 1 3 噪声污染控制材料 6 1 4 电磁辐射控制材料 1 掌握大气污染控制方法和噪声污染的控制方法 2 熟悉电磁辐射的危害及电磁屏蔽的基本原则 3 理解电磁屏蔽原理 4 了解水污染净化控制材料 5 初步了解噪声污染的来源 6 2 多功能环境修复材料 6 2 1 概述 6 2 2 固沙材料及沙漠植被技术 6 2 3 高吸水树脂修复材料 6 2 4 其他环境修复材料 1 掌握几种固沙植被材料及高吸水树脂吸水机理 2 熟悉高吸水树脂及其性能 3 理解高吸水树脂的制备方法 4 了解环境修复的意义 5 初步了解防治沙漠化的固沙技术措施 6 3 环境替代材料 6 3 1 氟氯烃制冷剂的更新替代 6 3 2 无磷洗剂剂的开发与应用 6 3 3 石棉替代材料 1 掌握 CFC 问题的解决途径 2 了解氟氯烃化合物替代材料存在的问题及石棉替代材料生产和使用现状 3 熟悉常见环境替代材料的种类 三 大纲说明 1 作业和报告 作业 8 次 2 考核方式 闭卷考试 3 总评成绩计算方式 平时成绩 20 和期末考试成绩 80 综合计算 4 使用多媒体 5 其他 四 参考书目 1 金属腐蚀理论及腐蚀控制 化学工业出版社 龚敏 主编 2009 年 3 月 2 材料腐蚀与控制 清华大学出版社 白新德 主编 2005 3 材料环境学 冶金工业出版社 潘应君 2004 年 9 月 制定人 吴红艳制定人 吴红艳 审定人 审定人 批准人 批准人 材料科学工程与基础专业英语材料科学工程与基础专业英语 课程编号 课程属性 专业方向课 学 分 2 学分 学 时 32 学时 讲课 32 学时 上机 0 学时 实验 0 学时 课程性质 选修 先修课程 材料科学与工程 金属材料学等 适用专业 材料专业 机械工程专业等 教 材 材料科学与工程专业英语 匡少平 化学工业出版社 匡少平 王世颖著 2010 年 1 月 开课院系 数理学院材料物理系 一 课程的教学目标和任务 本课程通过介绍材料科学与工程的历史 材料的分类 材料的特性 材料与化学的关 系 以及材料科学的研究进展和发展趋势 使学生们了解金属材料 包括合金 陶瓷材料 聚合物材料 复合材料 纳米结构材料和生物医学材料的化学组成 性质 种类 制造技 术和用途等 材料科学工程与基础专业英语的教学目的是在完成基础阶段的教学后让学生及时转入 专业阅读 使学生从学习性阅读到应用性阅读 通过一定学时的专业英语阅读 巩固已经 掌握的基本词汇和语法知识 提高英语应用能力 使学生能达到以英语为工具 获得专业 所需要的信息 为学生们了解国际上从事材料科学基础方面的研究成果打下基础 二 教学内容和要求 1 课程内容 课程内容 Part I introduction to materials science and engineering 10 学时 unit 1 materials science and engineering unit 2 classification of materials unit 3 atomic structure of materials unit 4 physical and chemical properties of materials unit 5 mechanical properties of materials unit 6 looking beyond the last 50 years the future of materials science and engineering part II metallic materials and alloys 6 学时 unit 7 introduction to metals and alloys unit 8 superalloy unit 9 corrosion of metallic materials part III ceramics 6 学时 unit 10 introduction to ceramic materials unit 11 relationship among microstructure processing and applications unit 12 bioceramics part I part IV polymer 6 学时 unit 13 introduction to polymer unit 14 soft materials polymers and plastics unit 15 biodegradable polymers for food packaging part V composites 4 学时 unit 16 introduction to composites unit 17 properties of composite materials 2 课程教学的基本要求 课程教学的基本要求 听说 1 能听懂课堂用语和老师用学生学过的简单英语解释词语的意义 2 能听懂英语讲述分析课文 并对课文内容提出的问题进行回答 3 对题材较为熟悉 浅于课文 基本上无生词 4 能听懂汽车专业英语的相关短文 理解的准确率不低于 60 阅读 1 在掌握基本阅读技能的基础上 能较为顺利阅读并理解汽车专业的题材 理 解率达 70 2 能借助词典 读懂难度略低于汽车专业英语的相关材料 生词率不超过 30 写译 1 具有良好的书写习惯 掌握正确的书写格式 包括书写词距 标点符号等 2 能就已学过的课文内容 笔头回答简单问题