《高分子物理（高材）》教学大纲

1、高分子物理教学大纲（高材） 课程编号：B03020100 课程名称：高分子物理英文名称：Polymer Physics课程性质：必修学时/学分：64/4考核方式：闭卷笔试选用教材：高分子物理学，吴其晔、张萍、杨文君、林润雄编著，高等教育出版社， 2011年先修课程：高等数学、大学物理、有机化学、物理化学、高分子化学后继课程：高分子材料流变学，高分子材料分析与测试方法，橡胶工艺学B，塑料成型工艺学A适用专业及层次： 高分子材料与工程及相近专业，本科生一、课程目标通过本课程的理论教学和实验训练，使学生具备下列能力： 1.能够准确理解并掌握高分子物理的基本概念，充分认识高分子链的长链结构特征和复杂的

2、多层次结构，了解高分子特殊的分子运动形式和力学状态变化。2. 能够系统阐述高分子材料结构与性能之间的内在联系以及高聚物分子运动规律，为后续的高聚物成型加工工艺、聚合反应工程等专业课打下坚实的理论基础。3.能够依据高分子材料结构与性能之间的关系，对满足特定性能要求的高分子材料进行分子结构设计，为研究开发新型高分子材料及高分子材料的改性打下基础4.能够了解科学研究的思路和方法，建立起对高分子科学的深厚兴趣。二、课程目标与毕业要求的对应关系毕业要求指标点课程目标1.工程知识1-4. 具有从事高分子材料工程工作所需的高分子材料合成与加工的专业知识及能力教学目标1教学目标2教学目标33.设计/开发解决方

3、案3-1具备开展高分子材料合成与改性、成型与加工的设计能力教学目标3教学目标44. 研究4-2能够基于专业理论，根据对象特征，选择研究路线，设计可行实验方案。教学目标1教学目标2教学目标34-3能够采用科学的实验方法，安全的开展实验，正确采集、整理实验数据，对实验结果进行关联，分析和解释获得合理有效的结论。教学目标4三、教学基本内容第一章:绪论 (2学时）4.1 高分子科学和高分子物理学的建立、发展和现状4.2 高分子物理的研究对象和主要内容4.3 分子物理的学习方法及要求第二章 高分子的链结构（支撑课程目标1、3）（9学时）2.1 概述2.2 高分子链的近程结构 高分子链的化学结构 高分子链

4、的键接异构 高分子链的立体化学结构 高分子链的的支化与交联2.3 高分子链的远程结构  高分子链的构象与柔顺性  高分子链的构象统计理论和柔性的定量描述要求学生掌握链段、构型、构象、柔顺性等基本概念，把握高分子长链结构的特点与复杂性、影响柔顺性的因素，并能根据分子结构判断柔顺性的大小第三章高分子的聚集态 （支撑课程目标1、2、3）（10学时）3.1 分子间相互作用力和内聚能3.2 高分子结晶形态 高分子结晶的微观结构高分子结晶的亚微观结构结晶高分子的结构模型结晶度3.3 结晶高聚物的相转变 高分子的结晶能力 高分子的结晶动力学 高分子的结晶热力学 高分子结晶的熔融3.4 高

5、聚物的无定形结构 无规线团结构模型 两相“球粒”结构模型3.5 高聚物的取向态结构 3.6 共混高聚物的结构 要求学生掌握高分子结晶的特点、结晶能力与链结构及结晶条件的关系、高分子结晶结晶动力学与热力学、取向的机理及取向对材料性能的影响、共混高聚物的结构特点以高分子材料聚集态结构与性能之间的关系。第四章 高分子的热运动与力学状态 （支撑课程目标1、2、3）（8学时）4.1 分子运动的特点 运动单元的多重性 分子运动的时间依赖性 分子运动的温度依赖性4.2 高聚物的力学状态 无定形高聚物的力学状态 结晶高聚物的力学状态交联高聚物的力学状态4.3 玻璃化转变与次级转变 玻璃化转变理论（自由体积理论

6、）影响玻璃化转变温度的因素次级转变 4.4 高分子材料的黏流转变 影响黏流转变温度的因素 要求学生掌握高分子分子运动的特点、玻璃化转变理论，能够正确分析影响玻璃化转变的因素，理解高分子材料不同力学状态与分子运动的关系, 影响黏流转变温度的因素。第五章 高聚物的高弹性和粘弹性（支撑课程目标1、2、3、4）（13学时）5.1高弹性的热力学分析及统计理论 平衡态高弹性的热力学分析 交联网络高弹形变的统计理论5.2 粘弹性 力学松弛现象（应力松弛、蠕变、滞后现象、动态模量与力学损耗）线性粘弹性的力学模型5.3 Boltzmann 叠加原理 5.4 时-温等效原理 要求学生掌握高弹性的本质及特征、高弹性

7、的热力学方程的推导及其物理意义、交联橡胶状态方程的推导及其物理意义、蠕变、应力松弛及动态力学性质的概念、特征、分子运动机理及影响因素、线性粘弹性和几个力学模型的推导、理解并掌握时温等效原理及Boltzmann叠加原理的应用。第六章 高聚物的力学强度 （支撑课程目标2、3、4）（8学时）6.1概述 6.2高聚物的断裂行为和拉伸强度 高聚物的拉伸行为（曲线） 高聚物的屈服 断裂理论 高聚物的拉伸强度 理论强度与实际强度 影响高聚物强度的因素6.3 高聚物的冲击强度与增韧 银纹化现象 冲击强度及其影响因素 增韧方法及其机理6.4 高聚物的填充与增强 * 粉状填料的填充与增强作用 纤维的增强作用要求学

8、生掌握不同类型高聚物在不同温度下的拉伸行为、高聚物的剪切屈服及真应力应变曲线、高聚物拉伸强度及其影响因素、高聚物的增韧及银纹化现象、聚合物材料填充补强的基本原理与方法第七章 高分子溶液性质及其应用 （支撑课程目标1、2、3、4）（10学时）7.1高分子的溶解 溶解过程与热力学讨论 溶剂的选择原则 7.2高分子溶液的热力学性质 高分子溶液与理想溶液的偏差FloryHuggins溶液理论 7.3高分子溶液的相分离 相分离与分级原理 交联高聚物的溶胀平衡7.4高分子分子量及其分布 分子量的统计分布 平均分子量的定义 分布宽度 分子量分布曲线 分子量的测定 膜渗透压法（详细） 粘度法 GPC法（凝胶色

9、谱法）要求学生掌握高聚物溶解的特点、溶剂的选择原则、温度、Huggins参数、第二维利系数A2的概念及物理意义和应用、交联高聚物的溶胀平衡公式的应用、各种分子量的定义及分布宽度系数、微分分布曲线、渗透压法、粘度法、GPC测定分子量及分布的基本方法和原理 注：任课老师对学时分配可作适当调整四、教学重点与难点第一章 绪论 教学重点 1、 高分子物理的研究对象和主要内容2、 高分子物理的学习方法及要求教学难点1、 高分子结构的复杂性与多层次性2、 高分子材料的软物质特性第二章 高分子的链结构（支撑课程目标1、3）教学重点1、 高分子结构特点、各层次结构的主要内容及链结构与性能的关系2、 构象、构型

10、、柔顺性和链段等基本概念及定量描述3、 影响柔顺性的因素，并能根据分子结构判断柔顺性的大小教学难点1、 几何算法、高斯统计法计算几种均方末端距的假设、计算过程2、 静态柔顺性与动态柔顺性第三章高分子的聚集态 （支撑课程目标1、2、3）教学重点1、 高分子结晶的微观结构特点及亚微观形态2、 结晶能力与链结构及结晶条件的关系3、 结晶动力学与结晶热力学4、 取向的机理及取向对材料性能的影响5、 共混高聚物的结构特点教学难点1、 高聚物的结晶模型与无定形结构模型2、 结晶及取向在工业上的应用实例3、 高分子液晶的种类、结构与应用4、 高分子多相体系的种类第四章 高分子的热运动与力学状态 （支撑课程目

11、标1、2、3）教学重点1、 大分子运动的三个特点2、 线型非晶、结晶、交联高聚物的t曲线及其力学状态及转变3、 玻璃化转变的自由体积理论及WLF方程4、 Tg的测量方法及其影响因素5、 高分子材料的黏流转变6、 影响黏流转变温度的因素教学难点高聚物的次级转变第五章 高聚物的高弹性和粘弹性（支撑课程目标1、2、3、4）教学重点1、 高弹性的特征2、 高弹性的热力学方程的推导及其物理意义3、 交联橡胶状态方程的推导及其物理意义4、 蠕变、应力松弛及动态力学性质的概念、特征、分子运动机理及影响因素5、 线性粘弹性和Maxwell模型、Kelvin模型、三元件、四元件模型的推导6、 时温等效原理及Bo

12、ltzmann叠加原理教学难点1、 高弹形变的热弹效应2、 力学松弛谱的概念3、 状态方程的校正第六章 高聚物的力学强度 （支撑课程目标2、3、4）教学重点 1、 非晶态、结晶高聚物在不同温度下的拉伸行为2、 高聚物的剪切屈服及真应力应变曲线3、 高聚物拉伸强度及其影响因素4、 高聚物的增韧及银纹化现象教学难点 1、 脆韧转变及增韧机理2、 测量材料韧性的实验方法3、 高聚物的断裂理论（裂纹应力集中效应）4、 增强的方法与机理第七章 高分子溶液性质及其应用 （支撑课程目标1、2、3、4）教学重点1、 高聚物溶解的特点2、 溶剂的选择原则3、 温度、Huggins参数、第二维利系数A2的概念及物

13、理意义和应用4、 交联高聚物的溶胀平衡公式的应用5、 各种分子量的定义及分布宽度系数、微分分布曲线6、 渗透压法、粘度法、GPC测定分子量及分布的基本方法和原理教学难点：、Flory-Huggins稀溶液理论的假设和公式的推导五、教学建议进度（学时数64）第一章:绪论 (学时数2）第二章 高分子的链结构 （学时数9）第三章高分子的聚集态 （学时数10）第四章 高分子的热运动与力学状态 （学时数8）第五章 高聚物的高弹性和粘弹性 （学时数13）第六章 高聚物的力学强度 （学时数8）第七章 高分子溶液性质及其应用 （学时数10）习题、复习等机动学时 （学时数 4）课内外时间比例为 1：1.1.5

14、六、教学方法1、 阐述高分子物理的基本概念与原理，理论联系实际，培养学生创新能力2、 采用多媒体课件、电子备课和传统教学方法相结合进行教学3、 每章典型习题，促进学生巩固知识七、考核方式闭卷笔试八、成绩评定方法 总评成绩 = 平时成绩占30%+期末闭卷考试占70%评价环节评价依据相应的毕业要求分值平时成绩（2040%）针对高分子链的长链结构特征和复杂的多层次结构，线下作业、习题答案的正确性。毕业要求1，430-40讨论高分子特殊的分子运动形式和力学状态变化。线下作业、习题答案的正确性毕业要求1，320-30通过课堂讨论及线上互动方式讨论高分子材料结构与性能之间的内在联系以及高聚物分子运动规律的

15、正确性。毕业要求1，320-30依据高分子材料结构与性能之间的关系，对满足特定性能要求的高分子材料进行分子结构设计，设计新型高分子材料及高分子材料改性的路线，线下作业、习题答案的正确性。毕业要求310-20期末考试（60-80%）.能够准确理解并掌握高分子物理的基本概念，充分认识高分子链的长链结构特征和复杂的多层次结构，了解高分子特殊的分子运动形式和力学状态变化。毕业要求1，430-40能够系统阐述高分子材料结构与性能之间的内在联系以及高聚物分子运动规律毕业要求1，425-35能够依据高分子材料结构与性能之间的关系，对满足特定性能要求的高分子材料进行分子结构设计，为研究开发新型高分子材料及高分子材料的改性打下基础毕业要求1，325-35