《材料物理化学实验课》教学大纲 课程名称：材料物理化学实验课 课程类别：实验课 适用专业：化学 所属实验室：材料物化实验室 实验学时、学分：32学时1学分 一、实验教学目的 《材料物理化学实验》是继《无机化学实验》、《分析化学实验》 和《有机化学实验》之后而独立开设的实验课程，是化学专业的必修 基础课程。其目的主要是使学生了解材料物理化学的基本实验方法和 研究方法，掌握材料物理化学的基本实验技术和技能，加深理解并掌 握材料物理化学的基本知识和原理，通过实验训练进一步培养学生分 析问题和解决问题的能力，培养学生的创新意识、创新精神和创新能 力，为学生今后从事材料科学领域的科学研究和技术开发工作打下扎 实的基础。 二、实验教学要求 通过这种多层次、全面系统的实验训练，结合《材料物理化学》 知识，应达到下列要求： 1.使学生初步了解各种材料的制备方法，掌握采用固态烧结方法 制备材料的实验原理和基本实验技术。 2.了解材料的形貌、结构及性质，掌握材料科学的基本研究方法。 3.了解实验设备的构造、原理及其使用方法，了解各实验设备的 性能及其在材料科学研究中的应用
《材料物理化学实验课》教学大纲 课程名称：材料物理化学实验课 课程类别：实验课 适用专业：化学 所属实验室：材料物化实验室 实验学时、学分： 32 学时 1 学分 一、实验教学目的 《材料物理化学实验》是继《无机化学实验》、《分析化学实验》 和《有机化学实验》之后而独立开设的实验课程，是化学专业的必修 基础课程。其目的主要是使学生了解材料物理化学的基本实验方法和 研究方法，掌握材料物理化学的基本实验技术和技能，加深理解并掌 握材料物理化学的基本知识和原理，通过实验训练进一步培养学生分 析问题和解决问题的能力，培养学生的创新意识、创新精神和创新能 力，为学生今后从事材料科学领域的科学研究和技术开发工作打下扎 实的基础。 二、实验教学要求 通过这种多层次、全面系统的实验训练，结合《材料物理化学》 知识，应达到下列要求： 1.使学生初步了解各种材料的制备方法，掌握采用固态烧结方法 制备材料的实验原理和基本实验技术。 2.了解材料的形貌、结构及性质，掌握材料科学的基本研究方法。 3.了解实验设备的构造、原理及其使用方法，了解各实验设备的 性能及其在材料科学研究中的应用
4.在上述基础上，达到巩固并加深对材料物化基础知识和概念的 理解、增强解决实际材料科学问题的能力之目的。 5.在实验的全过程中，培养学生勤奋学习、求真、求实的科学品 德，培养学生的动手能力、观察能力、查阅文献能力、思维能力、想 象能力、表达能力。 三、对学生的指导和要求 (一)对学生的指导 1.本课程以实验为主，系单独设课。开课后，课程负责教师首 先需向学生介绍课程的性质、任务、要求、课程安排和进度、平时考 核内容、期末考试方式、实验守则及实验室安全制度等。 2.本课程以技术性实验为主，学生根据各个实验的任务，在代 课老师指导下按规定时间完成实验并撰写实验报告。实验前，学生必 须认真阅读实验指导书，了解实验的目的和原理，明确本次实验中要 测定参数，最终要对材料做出哪些定量及定性分析，采用什么设备， 控制什么条件，需要注意什么问题。教师需对学生的预习情况进行检 查，合格后，学生才能开始做实验。实验过程中，要求学生勤于动手， 敏锐观察，细心操作，开动脑筋，分析钻研问题，准确记录数据，经 教师检查并签名，实验及其原始数据记录才有效。 (二)对学生的要求 1.本课程是一门集实验性与研究性为一体的综合性很强的实验 课程，从材料制备到性能与结构的表征是一个有机整体，且每个实验 的持续时间也较一般基础实验要长，所以要求学生以组为单位。由于
4.在上述基础上，达到巩固并加深对材料物化基础知识和概念的 理解、增强解决实际材料科学问题的能力之目的。 5.在实验的全过程中，培养学生勤奋学习、求真、求实的科学品 德，培养学生的动手能力、观察能力、查阅文献能力、思维能力、想 象能力、表达能力。 三、对学生的指导和要求 （一）对学生的指导 1. 本课程以实验为主，系单独设课。开课后，课程负责教师首 先需向学生介绍课程的性质、任务、要求、课程安排和进度、平时考 核内容、期末考试方式、实验守则及实验室安全制度等。 2. 本课程以技术性实验为主，学生根据各个实验的任务，在代 课老师指导下按规定时间完成实验并撰写实验报告。实验前, 学生必 须认真阅读实验指导书，了解实验的目的和原理，明确本次实验中要 测定参数，最终要对材料做出哪些定量及定性分析，采用什么设备， 控制什么条件，需要注意什么问题。教师需对学生的预习情况进行检 查，合格后，学生才能开始做实验。实验过程中，要求学生勤于动手， 敏锐观察，细心操作，开动脑筋，分析钻研问题，准确记录数据，经 教师检查并签名，实验及其原始数据记录才有效。 （二）对学生的要求 1. 本课程是一门集实验性与研究性为一体的综合性很强的实验 课程，从材料制备到性能与结构的表征是一个有机整体，且每个实验 的持续时间也较一般基础实验要长，所以要求学生以组为单位。由于
实验均用常规仪器，所以要求学生能独立操作仪器。要求学生对每个 实验都写实验报告。 2.任课教师要认真上好每一次实验课，实验前实验教师要亲自 检查仪器设备情况，清点学生人数：实验过程中，要向学生提问，引 导学生深入思考与实验现象有关的一些问题，着力培养学生综合考虑 问题的能力，使学生学会分析和研究问题的方法。 四、实验考核方式 坚持的原则“学生为主，教师为辅”、“学生独立设计，教师 重点辅导”的原则。实验教学分为四个阶段：第一阶段(10分)， 学生根据自己的预习（需要提前查阅相关文献，掌握实验材料的物理 化学特性)，表述自己对实验的理解，指出自己认为实验的主要关键 点。第二阶段(30分)，学生自主独立完成实验操作，要求学生熟 练掌握仪器的正确使用，安全完成实验操作。第三阶段(20分)， 根据自己实验，就实验现象和结果进行讨论，总结本次实验的得失（成 功经验和失败经验)。第四阶段(30分)实验报告。学生的成绩评 价也以这四个阶段分别给分（比例为1：3：2：3） 五、实验教学内容 实验项目（一）：常见晶体结构的认识与搭建 (1)项目类别：必做 (2)项目性质：验证性 (3)项目主要目的要求：
实验均用常规仪器，所以要求学生能独立操作仪器。要求学生对每个 实验都写实验报告。 2. 任课教师要认真上好每一次实验课，实验前实验教师要亲自 检查仪器设备情况，清点学生人数；实验过程中，要向学生提问，引 导学生深入思考与实验现象有关的一些问题，着力培养学生综合考虑 问题的能力，使学生学会分析和研究问题的方法。 四、实验考核方式 坚持的原则“学生为主，教师为辅”、“ 学生独立设计，教师 重点辅导”的原则。实验教学分为四个阶段：第一阶段（10 分）， 学生根据自己的预习（需要提前查阅相关文献，掌握实验材料的物理 化学特性），表述自己对实验的理解，指出自己认为实验的主要关键 点。第二阶段（30 分），学生自主独立完成实验操作，要求学生熟 练掌握仪器的正确使用，安全完成实验操作。第三阶段（20 分）， 根据自己实验，就实验现象和结果进行讨论，总结本次实验的得失（成 功经验和失败经验）。第四阶段（30 分）实验报告。学生的成绩评 价也以这四个阶段分别给分（比例为 1：3：2：3） 五、实验教学内容 实验项目(一)：常见晶体结构的认识与搭建 （1）项目类别：必做 （2）项目性质：验证性 （3）项目主要目的要求：
熟悉面心立方、体心立方和密排六方晶体结构中原子排列和堆积 密度；熟悉三种晶体结构中的四面体间隙和八面体间隙的位置和分布 及间隙大小；熟悉面心立方、体心立方、密排六方晶体结构中，找出 三种晶体结构原子密排面和原子密排方向。 (4)主要仪器： 乒乓球、双面胶、每人一套；晶体结构模型。 实验项目（二）：模压成型法制备不同掺杂浓度的陶瓷坯体 (1)项目类别：必做 (2)项目性质：验证性 (3)项目主要目的要求： 了解功能陶瓷材料及元器件的制备原理和工艺；掌握掺杂陶瓷的 制备方法；掌握陶瓷材料的成型方法：掌握压片机的使用。 (4)主要仪器： 研钵、陶瓷压片机、分析天平。 实验项目（三）：陶瓷坯体的固相反应烧结实验 (1)项目类别：必做 (2)项目性质：验证性 (3)项目主要目的要求： 学会使用高温箱式电阻炉烧制陶瓷制品；了解掌握烧成制度，特 别是温度制度对陶瓷制品性能的影响。 (4)主要仪器：
熟悉面心立方、体心立方和密排六方晶体结构中原子排列和堆积 密度；熟悉三种晶体结构中的四面体间隙和八面体间隙的位置和分布 及间隙大小；熟悉面心立方、体心立方、密排六方晶体结构中，找出 三种晶体结构原子密排面和原子密排方向。 （4）主要仪器： 乒乓球、双面胶、每人一套；晶体结构模型。 实验项目(二)：模压成型法制备不同掺杂浓度的陶瓷坯体 （1）项目类别：必做 （2）项目性质：验证性 （3）项目主要目的要求： 了解功能陶瓷材料及元器件的制备原理和工艺；掌握掺杂陶瓷的 制备方法；掌握陶瓷材料的成型方法；掌握压片机的使用。 （4）主要仪器： 研钵、陶瓷压片机、分析天平。 实验项目(三)：陶瓷坯体的固相反应烧结实验 （1）项目类别：必做 （2）项目性质：验证性 （3）项目主要目的要求： 学会使用高温箱式电阻炉烧制陶瓷制品；了解掌握烧成制度，特 别是温度制度对陶瓷制品性能的影响。 （4）主要仪器：
高温箱式电阻炉（硅碳棒作发热体最高使用温度1350C)、电炉 温度控制器。 实验项目（四）：热重分析实验 (1)项目类别：必做 (2)项目性质：验证性 (3)项目主要目的要求： 了解热重分析的基本原理及热重曲线的分析法，测绘 CuS045H20的脱水热谱图并予以定量解释。 (4)主要仪器： 电子天平（精度0.1mg),热重分析仪。 实验项目（五）：材料的金相样品制备 (1)项目类别：必做 (2)项目性质：验证性 (3)项目主要目的要求： 了解金相样品的制备原理；掌握金相试样的制备方法。 (4)主要仪器： Q-4B金相试样切割机、金相试样抛光机。 实验项目（六）：金相显微镜的构造及使用 (1)项目类别：必做 (2)项目性质：验证性 (3)项目主要目的要求： 了解普通金相显微镜的构造与使用方法；学习利用金相显微镜进
高温箱式电阻炉（硅碳棒作发热体最高使用温度 1350℃）、电炉 温度控制器。 实验项目(四)：热重分析实验 （1）项目类别：必做 （2）项目性质：验证性 （3）项目主要目的要求： 了 解 热 重分 析的 基 本原 理 及热 重 曲线 的分 析 法 ， 测 绘 CuSO4 ·5H2O 的脱水热谱图并予以定量解释。 （4）主要仪器： 电子天平（精度 0.1 ㎎），热重分析仪。 实验项目(五)：材料的金相样品制备 （1）项目类别：必做 （2）项目性质：验证性 （3）项目主要目的要求： 了解金相样品的制备原理；掌握金相试样的制备方法。 （4）主要仪器： Q-4B 金相试样切割机、金相试样抛光机。 实验项目(六)：金相显微镜的构造及使用 （1）项目类别：必做 （2）项目性质：验证性 （3）项目主要目的要求： 了解普通金相显微镜的构造与使用方法；学习利用金相显微镜进
行显微组织分析。 (4)主要仪器： 金相试样，金相显微镜。 实验项目（七）：材料的静拉伸实验 (1)项目类别：必做 (2)项目性质：验证性 (3)项目主要目的要求： 研究低碳钢的应力一应变曲线拉伸图。确定低碳钢在拉伸时的 机械性能（比例极限Rp、下屈服强度ReL、强度极限Rm、延伸率A、 断面收缩率Z等)。 (4)主要仪器： 万能材料实验机。 实验项目（八）：材料的抗压强度测试 (1)项目类别：必做 (2)项目性质：验证性 (3)项目主要目的要求： 观察材料压缩时的复形和破坏现象；测定压缩时木材的屈服极限。 (4)主要仪器： 万能材料实验机。 实验项目（九）：材料的电学性能测试 (1)项目类别：必做 (2)项目性质：验证性
行显微组织分析。 （4）主要仪器： 金相试样，金相显微镜。 实验项目(七)：材料的静拉伸实验 （1）项目类别：必做 （2）项目性质：验证性 （3）项目主要目的要求： 研究低碳钢的应力——应变曲线拉伸图。确定低碳钢在拉伸时的 机械性能（比例极限 Rp、下屈服强度 ReL、强度极限 Rm、延伸率 A、 断面收缩率 Z 等）。 （4）主要仪器： 万能材料实验机。 实验项目(八)：材料的抗压强度测试 （1）项目类别：必做 （2）项目性质：验证性 （3）项目主要目的要求： 观察材料压缩时的复形和破坏现象；测定压缩时木材的屈服极限。 （4）主要仪器： 万能材料实验机。 实验项目(九)：材料的电学性能测试 （1）项目类别：必做 （2）项目性质：验证性
(3)项目主要目的要求： 学会使用高绝缘电阻测量仪测量绝缘材料的电阻；学会鉴别半导 体的导电类型；掌握测定材料介电常数的方法。 (4)主要仪器： ZC36型高绝缘电阻测量仪、STZ-8型半导体导电型号鉴别仪、 DZ5001介电常数测试仪。 实验项目（十）：原子力显微镜使用 (1)项目类别：必做 (2)项目性质：验证性 (3)项目主要目的要求： 了解原子力显微镜的测量原理、方法、操作要领和注意事项。 (4)主要仪器： 虚拟仿真实验室。 实验项目（十一）：扫描电子显微镜使用 (1)项目类别：必做 (2)项目性质：验证性 (3)项目主要目的要求： 初步了解扫描电子显微镜测量原理、方法、操作要领和注意事项。 (4)主要仪器： 虚拟仿真实验室。 六、实验学时分配 序号 实验项目 学时
（3）项目主要目的要求： 学会使用高绝缘电阻测量仪测量绝缘材料的电阻；学会鉴别半导 体的导电类型；掌握测定材料介电常数的方法。 （4）主要仪器： ZC36 型高绝缘电阻测量仪、STZ-8 型半导体导电型号鉴别仪、 DZ5001 介电常数测试仪。 实验项目(十)：原子力显微镜使用 （1）项目类别：必做 （2）项目性质：验证性 （3）项目主要目的要求： 了解原子力显微镜的测量原理、方法、操作要领和注意事项。 （4）主要仪器： 虚拟仿真实验室。 实验项目(十一)：扫描电子显微镜使用 （1）项目类别：必做 （2）项目性质：验证性 （3）项目主要目的要求： 初步了解扫描电子显微镜测量原理、方法、操作要领和注意事项。 （4）主要仪器： 虚拟仿真实验室。 六、实验学时分配 序 号 实验项目 学 时
1 常见晶体结构的认识与搭建 2 2 模压成型法制备不同掺杂浓度的陶瓷坯体 3 3 陶瓷坯体的固相反应烧结实验 3 4 热重分析实验 3 5 材料的金相样品制备 3 6 金相显微镜的构造及使用 3 7 材料的静拉伸实验 3 8 材料的抗压强度测试 3 9 材料的电学性能测试 3 10 原子力显微镜使用 3 11 扫描电子显微镜使用 3 合计 32 七、推荐教材与辅助教学资料 [1]《材料物理性能实验救程》云南大学材料学科实验教学教研室编，化学工业 出版社，2017： [2]《材料科学与工程基础实验教程》盖登宇等主编，哈尔滨工业大学出版社， 2012: [3]《材料科学基础实验教程》崔占全等主编，哈尔滨工业大学出版社等出版， 2011: [4]《材料物理与化学实验》李东升等主编，华中科技大学出版社，2010： [5]《材料科学基础实验》陈泉水等主编，化学工业出版社，2009： [6]《材料物理与化学实验教程》潘春旭主编，中南大学出版社，2008： [7]《无机非金属材料专业实验》曲远方主编，天津大学出版社，2003
1 常见晶体结构的认识与搭建 2 2 模压成型法制备不同掺杂浓度的陶瓷坯体 3 3 陶瓷坯体的固相反应烧结实验 3 4 热重分析实验 3 5 材料的金相样品制备 3 6 金相显微镜的构造及使用 3 7 材料的静拉伸实验 3 8 材料的抗压强度测试 3 9 材料的电学性能测试 3 10 原子力显微镜使用 3 11 扫描电子显微镜使用 3 合计 32 七、推荐教材与辅助教学资料 ［1］《材料物理性能实验教程》云南大学材料学科实验教学教研室编，化学工业 出版社，2017； ［2］《材料科学与工程基础实验教程》盖登宇等 主编，哈尔滨工业大学出版社， 2012； ［3］《材料科学基础实验教程》崔占全等 主编，哈尔滨工业大学出版社等出版， 2011； ［4］《材料物理与化学实验》李东升等 主编，华中科技大学出版社，2010； ［5］《材料科学基础实验》陈泉水等 主编，化学工业出版社，2009； ［6］《材料物理与化学实验教程》潘春旭 主编，中南大学出版社，2008； ［7］《无机非金属材料专业实验》曲远方 主编，天津大学出版社，2003