Polymer Physics Ⅰ
一、课程基本信息
学 时:72
学 分:4.5
考核方式:考试(平时30%+期末70%)
中文简介:高分子科学主要包括高分子化学,高分子物理,高分子物理化学,聚合物工程等学科。其中高分子物理的主要内容是阐述高聚物的结构与性能之间的关系,是高分子材料与科学工程的最重要的专业技术基础课之一。
本课程包括高分子的链结构和聚集态机构、高分子的溶液性质、高分子的运动和高分子力学性能和电性能四大部分。通过学习,要使学生对教学内容达到“了解” 、“认识和理解”、“掌握”和“熟练掌握”层次要求。即通过学习要求学生对基本分析方法、各种测试方法、各种实验的基本原理、高分子尺寸表示方法及其推导要全面了解。对高聚物的结晶结构模型、非晶态结构、液晶结构、织态结构有明确的认识和理解。掌握高聚物的各种力学状态、力学行为、各种性能曲线的详细分析和典型推导。熟练掌握高聚物结构、性能及两者之间相互关系的基本概念、必要的知识。熟练掌握高聚物的各种特征温度、测定方法。
二、教学目的与要求
“高分子物理”是高分子科学各专业的重要专业基础课程。设课程以物理学、有机化学、物理化学、高分子化学为基础,又为后继课程聚合物加工原理、聚合物合成工艺、其它高分子专业课等打下理论基础。高分子物理是研究聚合物结构与性能之间关系的一门学科,其主要任务是使学生掌握有关聚合物的多层次结构、分子运动及主要物理、机械性能的基本概念、基本理论和基本研究方法,为从事高分子材料设计、改性、加工、应用奠定基础。
三、教学方法与手段
教师采取团队合作方式,集体备课,采用多媒体教学、动画演示、课堂讨论、实验验证、建立课程网站等方式,使学生掌握高分子材料的结构与性能。
四、教学内容及目标
教学内容 |
教学目标 |
学时 分配 |
第一章 高分子链的结构 |
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6 |
1.高分子结构特点 |
理解 |
1 |
2.高分子链的近程结构 |
掌握 |
2 |
3.高分子链的远程结构 |
掌握 |
2 |
4.高分子链的构象统计 |
了解 |
1 |
重点与难点:高分子链的结构;高分子链的柔顺性。 |
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衡量学习是否达到目标的标准:教学过程中学生对重点与难点问 题的回答情况。 |
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第二章 高分子的聚集态结构 |
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9 |
1.高聚物分子间的作用 |
掌握 |
1 |
2.高聚物结晶的形态和结构 |
掌握 |
2 |
3.高分子的聚集态结构模型 |
理解 |
1 |
4.高聚物的结晶过程 |
掌握 |
2 |
5.结晶对高聚物物理机械性能的影响 |
掌握 |
1 |
6.结晶热力学 |
了解 |
1 |
7.高聚物的取向态结构 |
理解 |
1 |
重点与难点:结晶形态与结构;结晶过程及结晶度测试计算方法。 |
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衡量学习是否达到目标的标准:教学过程中学生对重点与难点问 题的回答情况,结晶度测试、计算掌握情况。 |
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第三章 高分子溶液 |
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6 |
1.高聚物的溶解 |
掌握 |
2 |
2.高分子溶液的热力学性质 |
了解 |
1 |
3.高分子浓溶液 |
掌握 |
2 |
4.共混聚合物的溶混性 |
理解 |
1 |
重点与难点:高聚物的溶解;溶剂的选择。。 |
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衡量学习是否达到目标的标准:教学过程中对重点与难点问题的 回答情况,聚合物良溶剂的选择情况。 |
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第四章 高聚物的分子量及其分布 |
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6 |
1.高聚物分子量的统计意义 |
掌握 |
1 |
2.高聚物分子量的测定 |
掌握 |
2 |
3.分子量分布的表示方法 |
掌握 |
1 |
4.凝胶色谱法 |
理解 |
1 |
5.基于相平衡的分级方法 |
了解 |
1 |
重点与难点:分子量及分子量分布的表示方法和测量方法。 |
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衡量学习是否达到目标的标准:教学过程中学生对重点与难点问题的回答情况,学生对分子量及分布的表示方法是否熟记。 |
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第五章 高聚物的分子运动 |
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9 |
1.高聚物的分子热运动 |
掌握 |
2 |
2.高聚物的玻璃化转变 |
掌握 |
2 |
3.粘弹行为的五个区域 |
掌握 |
3 |
4.结晶行为和结晶动力学 |
掌握 |
1 |
5.熔融热力学 |
理解 |
1 |
重点与难点:高聚物的三态两转变;玻璃化转变温度、熔融温度及影响因素。 |
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衡量学习是否达到目标的标准:教学过程中对重点与难点问题的 回答情况,能否利用三态两转变分析常用聚合物特性。 |
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第六章 橡胶弹性 |
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6 |
1.形变类型及描述力学行为的基本物理量 |
了解 |
1 |
2.橡胶弹性的热力学分析 |
掌握 |
1 |
3.橡胶弹性的统计理论 |
掌握 |
2 |
4.橡胶弹性的影响因素 |
理解 |
1 |
5.热塑性弹性体 |
掌握 |
1 |
重点与难点:橡胶的热力学方程;橡胶的三个状态方程;热塑性弹 性体。 |
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衡量学习是否达到目标的标准:教学过程中学生对重点与难点问 题的回答情况,能否解释橡胶的热力学现象,能否利用三个状态 方程计算橡胶的性能参数。 |
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第七章 聚合物的粘弹性 |
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8 |
1.粘弹性现象 |
理解 |
1 |
2.粘弹性的数学描述 |
理解 |
2 |
3.粘弹性的温度依赖性——时温等效原理 |
掌握 |
2 |
4.粘弹性的研究方法 |
掌握 |
2 |
5.动态力学谱研究聚合物的分子结构与分子运动 |
了解 |
1 |
重点与难点:粘弹性的四种现象;时温等效原理;粘弹性研究方 法。 |
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衡量学习是否达到目标的标准:教学过程中学生对重点与难点问 题的回答情况,能否利用公式计算聚合物与时间有关的参数。 |
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第八章 聚合物的屈服和断裂 |
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8 |
1.聚合物的塑性与屈服 |
掌握 |
2 |
2.聚合物的断裂与强度 |
掌握 |
2 |
3.聚合物的增韧 |
掌握 |
2 |
4.影响聚合物强度的因素与增强 |
掌握 |
2 |
重点与难点:聚合物的拉伸性能、弯曲性能、冲击性能;影响聚合物强度的因素与增强;影响聚合物韧性的因素与增韧。 |
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衡量学习是否达到目标的标准:教学过程中学生对重点与难点问 题的回答情况,学生设计对聚合物的增强和增韧方法是否合理。 |
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第九章 聚合物的流变性 |
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5 |
1.牛顿流体和非牛顿流体 |
理解 |
1 |
2.聚合物熔体的切粘度 |
掌握 |
1 |
3.聚合物熔体的弹性表现 |
掌握 |
2 |
4.拉伸粘度 |
了解 |
1 |
重点与难点:聚合物的粘性流动;粘度的测试方法和影响因素; 粘弹性的表现。 |
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衡量学习是否达到目标的标准:教学过程中学生对重点与难点问 题的回答情况,学生对聚合物流变性能与加工的关系是否理解。 |
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第十章 聚合物的电学性能、热性能和光学性能 |
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5 |
1.聚合物的介电性能 |
理解 |
1 |
2.聚合物的导电性能 |
掌握 |
2 |
3.聚合物的热性能 |
理解 |
1 |
4.聚合物的光学性能 |
理解 |
1 |
重点与难点:聚合物的介电性、导电性能、热性能、光学性 能。 |
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衡量学习是否达到目标的标准:教学过程中学生对重点与难点问 题的回答情况。 |
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第十一章 聚合物表面与界面 |
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4 |
1.聚合物表面与界面及热力学 |
理解 |
1 |
2.聚合物表面与界面测量、表征技术 |
掌握 |
1 |
3.聚合物表面改性技术 |
理解 |
1 |
4.聚合物共混物界面 |
了解 |
1 |
重点与难点:聚合物的表面、界面;接触角的测量方法;表 面改性技术。 |
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衡量学习是否达到目标的标准:教学过程中学生对重点与难点问 题的回答情况,学生对填充材料的表面处理方法是否掌握。 |
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五、推荐教材和教学参考资源
推荐教材:
1.华幼卿,金日光,高分子物理,北京,化学工业出版社,2015年
参考教材:
1.何曼君,高分子物理,上海,复旦大学出版社,2000年
2.杨玉良,高分子物理,北京,科学出版社,2001年
3.蓝立文,高分子物理,西安:西北工业大学出版社,1993年
4.马德柱,高聚物的结构与性能,北京:科学出版社,1995年
5.张丽华,王香梅,高分子物理学习笔记暨习题,北京,国防工业出版社,2011年
大纲修订人:张桂云 修订日期:2017-12-15
大纲审定人:陈循军 审定日期:2017-12-30