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Ⅱ 牛頓的介紹

牛頓（Isaac Newton，1643～1727）偉大的物理學家、天文學家和數學家，經典力學體系的奠基人。

牛頓1643年1月4日（儒略歷1642年12月25日）誕生於英格蘭東部小鎮烏爾斯索普一個自耕農家庭。出生前八九個月父死於肺炎。自小瘦弱，孤僻而倔強。3歲時母親改嫁，由外祖母撫養。11歲時繼父去世，母親又帶3個弟妹回家務農。在不幸的家庭生活中，牛頓小學時成績較差，「除設計機械外沒顯出才華」。

牛頓自小熱愛自然，喜歡動腦動手。8歲時積攢零錢買了錘、鋸來做手工，他特別喜歡刻制日晷，利用圓盤上小棍的投影顯示時刻。傳說他家裡牆角、窗檯上到處都有他刻劃的日晷，他還做了一個日晷放在村中央，被人稱為「牛頓鍾」，一直用到牛頓死後好幾年。他還做過帶踏板的自行車；用小木桶做過滴漏水鍾；放過自做的帶小燈籠的風箏（人們以為是彗星出現）；用小老鼠當動力做了一架磨坊的模型，等等。他觀察自然最生動的例子是15歲時做的第一次實驗：為了計算風力和風速，他選擇狂風時做順風跳躍和逆風跳躍，再量出兩次跳躍的距離差。牛頓在格蘭瑟姆中學讀書時，曾寄住在格蘭瑟姆鎮克拉克葯店，這里更培養了他的科學實驗習慣，因為當時的葯店就是一所化學實驗室。牛頓在自己的筆記中，將自然現象分類整理，包括顏色調配、時鍾、天文、幾何問題等等。這些靈活的學習方法，都為他後來的創造打下了良好基礎。 牛頓曾因家貧停學務農，在這段時間里，他利用一切時間自學。放羊、購物、農閑時，他都手不釋卷，甚至羊吃了別人莊稼，他也不知道。他舅父是一個神父，有一次發現牛頓看的是數學，便支持他繼續上學。1661年6月考人劍橋大學三一學院。作為領取補助金的「減費生」，他必須擔負侍候某些富家子弟的任務。三一學院的巴羅（Isaac Barrow， 1630～1677）教授是當時改革教育方式主持自然科學新講座（盧卡斯講座）的第一任教授，被稱為「歐洲最優秀的學者」，對牛頓特別垂青，引導他讀了許多前人的優秀著作。1664年牛頓經考試被選為巴羅的助手，1665年大學畢業。

在1665～1666年，倫敦流行鼠疫的兩年間，牛頓回到家鄉。這兩年牛頓才華橫溢，作出了多項發明。1667年重返劍橋大學，1668年7月獲碩士學位。1669年巴羅推薦26歲的牛頓繼任盧卡斯講座教授，1672年成為皇家學會會員，1703年成為皇家學會終身會長。1699年就任造幣局局長，1701年他辭去劍橋大學工作，因改革幣制有功，1705年被封為爵士。1727年牛頓逝世於肯辛頓，遺體葬於威斯敏斯特教堂。

牛頓的偉大成就與他的刻苦和勤奮是分不開的。他的助手H.牛頓說過，「他很少在兩、三點前睡覺，有時一直工作到五、六點。春天和秋天經常五、六個星期住在實驗室，直到完成實驗。」他有一種長期堅持不懈集中精力透徹解決某一問題的習慣。他回答人們關於他洞察事物有何訣竅時說：「不斷地沉思」。這正是他的主要特點。對此有許多故事流傳：他年幼時，曾一面牽牛上山，一面看書，到家後才發覺手裡只有一根繩；看書時定時煮雞蛋結果將表和雞蛋一齊煮在鍋里；有一次，他請朋友到家中吃飯，自己卻在實驗室廢寢忘食地工作，再三催促仍不出來，當朋友把一隻雞吃完，留下一堆骨頭在盤中走了以後，牛頓才想起這事，可他看到盤中的骨頭後又恍然大悟地說：「我還以為沒有吃飯，原來我早已吃過了」。

牛頓的成就，恩格斯在《英國狀況十八世紀》中概括得最為完整：「牛頓由於發明了萬有引力定律而創立了科學的天文學，由於進行了光的分解而創立了科學的光學，由於創立了二項式定理和無限理論而創立了科學的數學，由於認識了力的本性而創立了科學的力學」。（牛頓在建立萬有引力定律及經典力學方面的成就詳見本手冊相關條目），這里著重從數學、光學、哲學（方法論）等方面的成就作一些介紹。

（1）牛頓的數學成就

17世紀以來，原有的幾何和代數已難以解決當時生產和自然科學所提出的許多新問題，例如：如何求出物體的瞬時速度與加速度？如何求曲線的切線及曲線長度（行星路程）、矢徑掃過的面積、極大極小值（如近日點、遠日點、最大射程等）、體積、重心、引力等等；盡管牛頓以前已有對數、解析幾何、無窮級數等成就，但還不能圓滿或普遍地解決這些問題。當時笛卡兒的《幾何學》和瓦里斯的《無窮算術》對牛頓的影響最大。牛頓將古希臘以來求解無窮小問題的種種特殊方法統一為兩類演算法：正流數術（微分）和反流數術（積分），反映在1669年的《運用無限多項方程》、1671年的《流數術與無窮級數》、1676年的《曲線求積術》三篇論文和《原理》一書中，以及被保存下來的1666年10月他寫的在朋友們中間傳閱的一篇手稿《論流數》中。所謂「流量」就是隨時間而變化的自變數如x、y、s、u等，「流數」就是流量的改變速度即變化率，寫作等。他說的「差率」「變率」就是微分。與此同時，他還在1676年首次公布了他發明的二項式展開定理。牛頓利甩它還發現了其他無窮級數，並用來計算面積、積分、解方程等等。1684年萊布尼茲從對曲線的切線研究中引入了和拉長的S作為微積分符號，從此牛頓創立的微積分學在大陸各國迅速推廣。

微積分的出現，成了數學發展中除幾何與代數以外的另一重要分支——數學分析（牛頓稱之為「藉助於無限多項方程的分析」），並進一步進進發展為微分幾何、微分方程、變分法等等，這些又反過來促進了理論物理學的發展。例如瑞士J.伯努利曾徵求最速降落曲線的解答，這是變分法的最初始問題，半年內全歐數學家無人能解答。1697年，一天牛頓偶然聽說此事，當天晚上一舉解出，並匿名刊登在《哲學學報》上。伯努利驚異地說：「從這鋒利的爪中我認出了雄獅」。

（2）牛頓在光學上的成就

牛頓的《光學》是他的另一本科學經典著作（1704年）。該書用標副標題是「關於光的反射、折射、拐折和顏色的論文」，集中反映了他的光學成就。

第一篇是幾何光學和顏色理論（棱鏡光譜實驗）。從1663年起，他開始磨製透鏡和自製望遠鏡。在他送交皇家學會的信中報告說：「我在1666年初做了一個三角形的玻璃棱鏡，以便試驗那著名的顏色現象。為此，我弄暗我的房間……」接著詳細敘述了他開小孔、引陽光進行的棱鏡色散實驗。關於光的顏色理論從亞里士多德到笛卡兒都認為白光純潔均勻，乃是光的本色。「色光乃是白光的變種。牛頓細致地注意到陽光不是像過去人們所說的五色而是在紅、黃、綠、藍、紫色之間還有橙、靛青等中間色共七色。奇怪的還有棱鏡分光後形成的不是圓形而是長條橢圓形，接著他又試驗「玻璃的不同厚度部分」、「不同大小的窗孔」、「將棱鏡放在外邊」再通過孔、「玻璃的不平或偶然不規則」等的影響；用兩個棱鏡正倒放置以「消除第一棱鏡的效應」； 取「來自太陽不同部分的光線，看其不同的入射方向會產生什麼樣的影響」；並「計算各色光線的折射率」，「觀察光線經棱鏡後會不會沿曲線運動」；最後才做了「判決性試驗」：在棱鏡所形成的彩色帶中通過屏幕上的小孔取出單色光，再投射到第二棱鏡後，得出核色光的折射率（當時叫「折射程度」），這樣就得出「白光本身是由折射程度不同的各種彩色光所組成的非勻勻的混合體」。這個驚人的結論推翻了前人的學說，是牛頓細致觀察和多項反復實驗與思考的結果。 在研究這個問題的過程中，牛頓還肯定：不管是伽利略望遠鏡（凹、凸）還是開普勒望遠鏡（兩個凸透鏡），其結構本身都無法避免物鏡色散引起起的色差。他發現經過仔細研磨後的金屬反射鏡面作為物鏡可放大 30～40倍。1671年他將此鏡送皇家學會保存，至今的巨型天文望遠鏡仍用牛頓式的基本結構。牛頓磨製及拋光精密光學鏡面的方法，至今仍是不少工廠光學加工的主要手段。

《光學》第二篇描述了光照射到疊放的凸透鏡和平面玻璃上的「牛頓環」現象的各種實驗。除產生環的原因他沒有涉及外，他作了現代實驗所能想到的一切實驗，並作了精確測量。他把干涉現象解釋為光行進中的「突發」或「切合」，即周期性的時而突然「易於反射」，時而「易於透射」，他甚至測出這種等間隔的大小，如黃橙色之間有一種色光的突發間隔為 1／89 000英寸（即現今 2 854×10-10米），正好與現代波長值5 710×10-10米相差一半！

《光學》第三篇是「拐折」（他認為光線被吸收）即衍射、雙折射實驗和他的31個疑問。這些衍射實驗包括頭發絲、刀片、尖劈形單縫形成的單色窄光束「光帶」（今稱衍射圖樣）等10多個實驗。牛頓已經走到了重大發現的大門口卻失之交臂。他的31個疑問極具啟發性，說明牛頓在實驗事實和物理思想成熟前並不先作絕對的肯定。牛頓在《光學》一、二篇中視光為物質流，即由光源發出的速度、大小不同的一群粒子，在雙折射中他假設這些光粒子有方向性且各向異性。由於當時波動說還解釋不了光的直進，他是傾向於粒子說的，但他認為粒子與波都是假定。他甚至認為以太的存在也是沒有根據的。

在流體力學方面，牛頓指出流體粘性阻力與剪切率成正比，這種阻力與液體各部分之間的分離速度成正比，符合這種規律的（如、空氣與水）稱為牛頓流體。 在熱學方面，牛頓的冷卻定律為：當物體表面與周圍形成溫差時，單位時間單位面積上散失的熱量與這一溫差成正比。

在聲學方面，他指出聲速與大氣壓強平方根成正比，與密度平方根成反比。他原來把聲傳播作為等溫過程對待，後來 P.S.拉普拉斯糾正為絕熱過程。

（3）牛頓的哲學思想和科學方法

牛頓在科學上的巨大成就連同他的樸素的唯物主義哲學觀點和一套初具規模的物理學方法論體系，給物理學及整個自然科學的發展，給18世紀的工業革命、社會經濟變革及機械唯物論思潮的發展以巨大影響。這里只簡略勾畫一些輪廓。 牛頓的哲學觀點與他在力學上的奠基性成就是分不開的，一切自然現象他都力圖力學觀點加以解釋，這就形成了牛頓哲學上的自發的唯物主義，同時也導致了機械論的盛行。事實上，牛頓把一切化學、熱、電等現象都看作「與吸引或排斥力有關的事物」。例如他最早闡述了化學親和力，把化學置換反應描述為兩種吸引作用的相互競爭；認為「通過運動或發酵而發熱」；火葯爆炸也是硫磺、炭等粒子相互猛烈撞擊、分解、放熱、膨脹的過程，等等。

這種機械觀，即把一切的物質運動形式都歸為機械運動的觀點，把解釋機械運動問題所必需的絕對時空觀、原子論、由初始條件可以決定以後任何時刻運動狀態的機械決定論、事物發展的因果律等等，作為整個物理學的通用思考模式。可以認為，牛頓是開始比較完整地建立物理因果關系體系的第一人，而因果關系正是經典物理學的基石。 牛頓在科學方法論上的貢獻正如他在物理學特別是力學中的貢獻一樣，不只是創立了某一種或兩種新方法，而是形成了一套研究事物的方法論體系，提出了幾條方法論原理。在牛頓《原理》一書中集中體現了以下幾種科學方法：

①實驗——理論——應用的方法。牛頓在《原理》序言中說：「哲學的全部任務看來就在於從各種運動現象來研究各種自然之力，而後用這些方去論證其他的現象。」科學史家 I.B.Cohen正確地指出，牛頓「主要是將實際世界與其簡化數學表示反復加以比較」。牛頓是從事實驗和歸納實際材料的巨匠，也是將其理論應用於天體、流體、引力等實際問題的能手。

②分析——綜合方法。分析是從整體到部分（如微分、原子觀點），綜合是從部分到整體（如積分，也包括天與地的綜合、三條運動定律的建立等）。牛頓在《原理》中說過：「在自然科學里，應該像在數學里一樣，在研究困難的事物時，總是應當先用分析的方法，然後才用綜合的方法……。一般地說，從結果到原因，從特殊原因到普遍原因，一直論證到最普遍的原因為止，這就是分析的方法；而綜合的方法則假定原因已找到，並且已經把它們定為原理，再用這些原理去解釋由它們發生的現象，並證明這些解釋的正確性」。 ③歸納——演繹方法。上述分析一綜合法與歸納一演繹法是相互結合的。牛頓從觀察和實驗出發。「用歸納法去從中作出普通的結論」，即得到概念和規律，然後用演繹法推演出種種結論，再通過實驗加以檢驗、解釋和預測，這些預言的大部分都在後來得到證實。當時牛頓表述的定律他稱為公理，即表明由歸納法得出的普遍結論，又可用演繹法去推演出其他結論。 ④物理——數學方法。牛頓將物理學范圍中的概念和定律都「盡量用數學演出」。愛因斯坦說：「牛頓才第一個成功地找到了一個用公式清楚表述的基礎，從這個基礎出發他用數學的思維，邏輯地、定量地演繹出范圍很廣的現象並且同經驗相符合」，「只有微分定律的形式才能完全滿足近代物理學家對因果性的要求，微分定律的明晰概念是牛頓最偉大的理智成就之一」。牛頓把他的書稱為《自然哲學的數學原理》正好說明這一點。

牛頓的方法論原理集中表述在《原理》第三篇「哲學中的推理法則」中的四條法則中，此處不再轉引。概括起來，可以稱之為簡單性原理（法則1），因果性原理（法則2），普遍性原理（法則3），否證法原理（法則4，無反例證明者即成立）。有人還主張把牛頓在下一段話的思想稱之為結構性原理：「自然哲學的目的在於發現自然界的結構的作用，並且盡可能把它們歸結為一些普遍的法規和一般的定律——用觀察和實驗來建立這些法則，從而導出事物的原因和結果」。

牛頓的哲學思想和方法論體系被愛因斯坦贊為「理論物理學領域中每一工作者的綱領」。這是一個指引著一代一代科學工作者前進的開放的綱領。但牛頓的哲學思想和方法論不可避免地有著明顯的時代局限性和不徹底性，這是科學處於幼年時代的最高成就。牛頓當時只對物質最簡單的機械運動作了初步系統研究，並且把時空、物質絕對化，企圖把粒子說外推到一切領域（如連他自己也不能解釋他所發現的「牛頓環」），這些都是他的致命傷。牛頓在看到事物的「第一原因」「不一定是機械的」時，提出了「這些事情都是這樣地井井有條……是否好像有一位……無所不在的上帝」的問題，（《光學》，疑問29），並長期轉到神學的「科學」研究中，費了大量精力。但是，牛頓的歷史局限性和他的歷史成就一樣，都是啟迪後人不斷前進的教材。

Ⅲ 華東師大版歷史九上、下復習資料

歷史總復習三：九年級上下冊華東師大版九年級上冊 一、填空題：（古代史不考）
1、西歐文藝復興起端於義大利，是一場資產階級掀起的反封建的思想文化運動，西歐文藝復興為資本主義的發展創造了必要的思想文化前提。
2、最早進行新航路開辟的是西班牙和葡萄牙；傑出航海家有發現美洲的哥倫布、人類歷史上第一次環球一周的 和麥哲倫是探索新航路的開拓者。新航路的開辟在經濟上為資本主義的發展准備了條件。
3、西歐宗教改革由馬丁。路德 揭開序幕。宗教改革的實質是早期資產階級進行的反封建的社會政治斗爭，為西歐資本主義發展創造了條件。
4、因為斯圖亞特王朝的專制統治阻礙了經濟的發展，英國1640年爆發資產階級革命，革命的重要領導人物是克倫威爾，1689年議會通過《權利法案》，資產階級革命取得勝利，英國建立起君主立憲制政體。
5、英國的殖民統治嚴重阻礙北美社會經濟發展，1775年4月，列剋星敦槍聲標志美國獨立戰爭開始；1776 年7月4日，由傑斐遜起草的《獨立宣言》正式宣告美國獨立；在華盛頓領導下，1783年英國承認美國獨立，美國獨立戰爭結束。
6、世界上第一部成文的資產階級共和國憲法是1787年制定的「美利堅合眾國憲法」，它規定：立法權屬於國會，行政權屬於總統 ，司法權屬於最高法院。依據憲法，華盛頓當選為聯邦政府首任總統。
7、法國波旁王朝的封建專制統治阻礙資本主義發展，1789年，巴黎人民攻佔巴士底獄，法國大革命爆發；法國大革命綱領性的文件是《人權宣言》，巴黎人民舉行了3次起義將革命不斷推向高潮；1799年11月，拿破崙政變上台，1804年5月，建立資產階級君主制國家——拿破崙帝國（即法蘭西第一帝國），他制定《拿破崙法典 》，用法律形式肯定法國大革命的成果，並為其他國家制定民法典提供範本，1815年，帝國覆亡。
8、工業革命於18世紀下半葉率先從英國開始，它是用機器生產系統地取代手工勞動的過程。工業革命首先在棉紡織行業中發生；阿克萊特因最早開辦機器紡紗廠而被譽為「近代工廠之父」；瓦特改良蒸汽機，研製出聯動式< /STRONG>蒸汽機，是工業革命中最重大的技術發明；科爾特發明「攪煉和碾壓法」，使英國鋼鐵生產居世界最前列；斯蒂芬森成功研製出世界上第一台蒸汽機車。工業革命使英國確立「世界工廠」的地位。
9、19世紀三四十年代，各國工人斗爭日益具有組織性和自覺性；1848年，馬克思和恩格斯撰寫《共產黨宣言》，它的發表標志科學共產主義的誕生。歷史上第一個工人階級政府是誕生於1871年「巴黎公社」。革命失敗後，鮑狄埃創作了一首革命詩篇《國際歌》。
10、持續了400多年的黑奴貿易是人類歷史上悲慘恥辱的一頁；16世紀上半葉拉丁美洲被西班牙和葡萄牙完全征服；1810—1826年，拉丁美洲人民掀起獨立運動，西蒙。玻利瓦爾被許多南美國家尊為「解放者」。
11、1 757年開始，印度逐步淪為英國的殖民地；1857年印度爆發歷史上第一次民族大起義，1859年底起義失敗，其中 成為印度人民歌頌的民族女英雄。
12、獨立後的美國，存在北方各州的資本主義僱傭勞動制和南方各蓄奴州的 種植園奴隸制 的矛盾，奴隸制的存廢成為矛盾的焦點；林肯當選為總統成為美國內戰的導火線；1861年南方挑起內戰；《宅地法》和《解放黑人奴隸制》扭轉北方不利的戰局；內戰中取得決定性勝利的是葛底斯堡戰役；1865年4月，美國內戰以南方同盟軍勝利而結束。南北戰爭是美國歷史上第二次資產階級革命。
13、19世紀上半葉，俄國農奴制阻礙資本主義的發展，激化了俄國的社會矛盾，因此，1861年，沙皇亞歷山大實行 改革，廢除農奴制，這是一場自上而下的 資產階級改革，使俄國進入一個新的歷史發展階段。
14、19世紀中期，美國率先打開日本大門；面對幕府的專制統治和日益嚴重的民族危機，日本倒幕派通過內戰推翻德川幕府；之後，日本進行了一系列資產階級性質的改革措施，史稱「明治維新」，使日本走上了資本主義發展的道路；但改革不徹底，保留大量封建殘余。
15、但丁是文藝復興的先驅，他的《神曲》是一部里程碑式的作品。
二、問答題
1、新航路開辟的重要影響：
答：（1）、 新航路的開辟，推動了海外擴張和世界市場的初步形成，促進了資本原始積累。
（2）、打破了世界各地區間的封閉和孤立狀態，把舊大陸與新大陸聯系在一起，世界歷史邁出了從分散走向整體的關鍵性一步。
2、工業革命? 勻死嗌緇岵��撓跋歟?nbsp;
答：（1）、工業革命創造了巨大的生產力，促進了經濟的迅速發展。為新生的資本主義制度奠定了堅實的物質基礎。
（2）、歐美各國先後實現工業化，由農業國變成工業國。（3）、英國確立了「世界工廠」的地位。
3、英國資產階級革命意義：
（1）建立起君主立憲政體，這是英國革命對歐洲乃至世界最大的政治影響；
（2）為英國資本主義的迅速發展開辟了廣闊的道路，加速了第一次工業革命的到來。4、美國獨立戰爭的意義：
答：（1）、為資本主義發展掃除障礙。（2）、推動歐洲、拉美革命。5、法國大革命的意義：
答：（1）、法國大革命是一次政治革命和社會革命。摧毀了法國的封建專制制度，建立起資產階級的政治統治，促進了資本主義經濟的發展。
（2）、它是一次歐洲
范圍的革命，推動了歐洲各國的反封建斗爭，為歐洲的民主制度奠定了基礎。
6、日本明治維新改革的內容和意義：
答：內容：
（1）、政治：廢藩置縣，加強中央集權；
（2）、經濟：允許土地買賣，引進西方先進技術，鼓勵發展近代工業；
（3）、文化：學習西方思想文化和科學技術，努力發展教育。
影響：使日本擺脫了淪為半殖民地國家的危機，從一個落後的封建國家，逐步轉變為資本主義國家，並強大起來，但這次改革並不徹底，保留了不少的封建殘余。 評價拿破崙： 答：著名資產階級政治家和軍事家。（1）、他執政時，採取了一系列維護和鞏固資產階級統治，幫助和推動資本主義經濟的發展。特別是制定《民法典》，以法律形式肯定資產階級的勝利，廢除了 封建特權，促進法國資本主義的發展，對各資產階級國家的民法產生了深遠的影響。
（2）、他執政時的對外戰爭，打擊了各國舊的封建統治，傳播了革命思想，但也掠奪了被佔領國家的財富，帶有侵略性。 評價華盛頓： 答：傑出的資產階級革命家。他廉潔奉公，不居功，不戀權，不斂財的高尚品質，以身作則，為美國政府官員樹立了一個為官清廉的光輝榜樣。
（1）、他臨危受命擔任大陸軍總司令，不畏艱險，領導大陸軍和殖民地人民，堅持武裝反英斗爭，贏得了獨立戰爭的勝利。
（2）、他堅持共和制，反對君主制，主持制定了美國第一部資產階級共和憲法，組建了第一屆聯邦政府，鞏固了獨立戰爭的勝利成果。
（3）、他堅持任期制，反對終身制，在第二屆總統任期屆滿後，拒絕第三次出任總統，開創美國總統任期不得超過兩屆的先例。
9、評價克倫威爾：
答：（1）英國資產階級革命的領導者。建立資產階級軍隊，領導和指揮軍隊打敗王黨軍；領導人民推翻斯圖亞特王朝的專制統治，建立資產階級共和國。
（2）、軍事獨裁者。解散長期議會，就任護國主，把護國主由終身制改為世襲制，共和國名存實亡，為斯圖亞特王朝復辟鋪平了道路。 10、評價林肯：
答：（1）、內戰期間，頒布了《宅地法》和《解放黑人奴隸宣言》扭轉了戰局，加速了北方軍事勝利的進程。
（2）領導美國人民取得了南北戰爭的勝利，維護了國家統一，為美國資本主義的加速發展掃清了道路，並為美國躋身於世界列國之列奠定了基礎。
11、結合所學知識，評議哥倫布遠航美洲與鄭和下西洋對歷史發展產生的不同影響。
答：鄭和下西洋影響： 哥倫布遠航美洲影響：第一，哥倫布是世界上第一個將兩個原來相互孤立、隔絕的大陸聯系起來的人。他的遠航促進了新舊大陸之間的物質、文化交流。第二，哥倫布遠航美洲，加速了歐洲封建社會的滅亡和資本主義的發展，沒有新大陸的資源，沒有印第安人、黑人奴隸般的勞動，歐洲不可能沖破中古時代的黑暗，也沒有後來的工業革命。 九年級下冊 1、填空題： 1、19世紀下半葉到20世紀初，歐美國家興起一場以電機、內燃機的發明和應用為核心的第二次工業革命，策源地是美國 和德國。
2、德國工程師西門子發明發電機；1885年德國工程師本茨和戴姆勒成功地將內燃機用於驅動車輛。1903年美國萊特兄弟製造世界上第一架飛機（「飛行者1號。」）
3、填表： 國家 貢獻 代表作 牛頓 英國 經典力學體系 達爾文 英國 生物進化論 《物種起源》 愛因斯坦 德國 相對論 莎士比亞 英國 《哈姆雷特》 托爾斯泰 俄國 《安娜……》 凡·高 荷蘭 《向日葵》 貝多芬 德國 《英雄交響樂》 德萊塞 美國 《美國人的悲劇》 畢加索 法國 《向日葵》 4、填表： 國家 主張 代表作 伏爾泰 法國 自然權利說，開明君主說 孟德斯鳩 法國 三權分立說 盧梭 法國 天賦人權說 5、18世紀在歐洲掀起的反封建的思想解放運動史稱「啟蒙運動」，以法國為中心。伏爾泰被譽為啟蒙運動的領袖和導師。
6、第一次世界大戰是德、意、日同盟國和英、法、俄協約國兩大軍事集團為爭奪勢力范圍和世界霸權而爆發的世界大戰。從作戰雙方來說，總體上說是一場帝國主義戰爭。最後以同盟國的失敗而告終。
7、一戰的導火線是薩拉熱窩事件，決定著歐洲整個戰局形勢的是西線戰場。一戰前帝國主義國家爭奪的焦點是巴爾干半島。
8、列舉一戰中的戰役：凡爾登戰役、索姆河戰役。
9、俄國十月革命的時間是1917年，領導是列寧，首先爆發的城? 惺?STRONG>彼德格勒。
10、蘇聯基本實現農業集體化是在1932年。
11、《凡爾塞和約》規定德國在中國山東地區的權益全部移交給日本，激起中國人民的憤概，引發「五四」。
12、「使中國回復到幾個帝國主義共同支配的局面」的條約是《九國公約》。
13、1929年的世界經濟危機首先發生於美國，導火線是華爾街紐約證券交易所股票暴跌。
14、羅斯福新政從整頓銀行開始，基礎和核心是《國家產業復興法》 。
15、二戰之前，英法對德國的侵略行為採取綏靖政策，慕尼黑會議是此政策的頂點。二戰全面爆發的標志德國閃擊波蘭。
16、德國突襲蘇聯，蘇德戰爭爆發；日本偷襲珍珠港，太平洋戰爭爆發；標志二戰全面擴大。二戰的轉折點是中途島海戰、斯大林格勒戰役、阿拉曼戰役。
17、開辟歐洲第二戰場的行動是諾曼底登陸。
18、二戰期間，國際反法西斯同盟正式形成的標志是《聯合國家宣言》的簽署 。
19、列舉二戰中的戰役： 、 、 、 、……
20、亞洲四小龍：韓國、日本、香港、台灣
21、1960年，有17個國家獲得獨立，被稱為非洲獨立年。1990年，西南非
納米比亞宣告獨立，標志著殖民體系在非洲最終崩潰。
22、杜魯門主義的出台標志著美國推行冷戰政策的開始。美蘇冷戰終結的標志是
東歐劇變和蘇聯解體。美蘇冷戰的重點地區是歐洲。
23、20世紀40年代，人類歷史上發生了第三次科學技術革命，它以電子計算機、原子能、空間技術和? �錒こ?/U>
的發明和應用為主要標志，首先興起於美國。
24、1957年，蘇聯成功地將第一顆人造地球衛星送上太空，開創了人類向宇宙空間進軍的新紀元。世界上第一座原子堆首先誕生於美國。
25、1995年，世界貿易組織正式成立，取代關貿總協定。巴拿馬人民從美國手中收回運河主權。
二、問答題：
1、「第一次世界大戰對人類是一次令人發指的浩劫，但客觀上對世界歷史進程產生了某些推動作用。」有人認為這是一種自相矛盾的觀點；也有人認為這種觀點符合歷史發展的辨證過程。請對這一學術爭論談談你的看法。
答：第一次世界大戰確實是一場浩劫，對人類造成了極大的破壞。但第一次世界大戰對世界進程產生了很大影響，尤其是引發一系列革命運動和戰後解放運動，客觀上推動了科學技術的發展。當然，我們不能反過來由此推出戰爭促進人類社會向前發展，從而肯定戰爭的結論。
2、結合具體的歷史史實，簡述羅斯福新政的主要內容及意義。
答：主要內容：整頓金融、復興工業（《國家產業復興法》）、復興農業（《農業調整法》）、試圖抑制巨富。
意義：羅斯福新政實施後，緩和經濟大危機對美國經濟的嚴重破壞，促進了社會生產力的恢復。在實施「以工代賑」的過程中，興建了很多市政設施和公共工程，既有利於日後經濟發展，也能提高民眾的生活質量。羅斯福新政還注意改善工人、農民和小資產階級的經濟與社會地位，緩和了社會階級矛盾。羅斯福新政不僅使美國渡過了經濟危機，而且為其他國家實施國家干預經濟提供了寶貴的經驗，第二次世界大戰以後，更多的國家走上了國家干預經濟的道路。
3、從日本、韓國、新加坡發展的史實中，人們能夠得到什麼啟示？
答：（1）、堅持不懈地狠抓教育事業。科學技術是第一生產力。在第三次科技革命推動下，科技在經濟發展中的地位越來越重要，經濟競爭更多地表現為科學技術實力競爭。
（2）、要加強同外國的科技合作，大膽地引進海外人才，密切關注世界科技發展最新動態。同時要花大力氣消化吸收外來的先進科技。在吸收的基礎上大膽創新，形成自己特色。
（3）、在加入世貿組織的基礎上積極開拓國際市場，迅速發展對外貿易，加強對發展中國家的投資。
4、一戰的影響。
答：（1）、戰爭給人類造成深重的災難和破壞。（2）、第一次世界大戰引發了一系列革命運動，俄國十月革命建立第一個社會主義國家。
（3）、第一次世界大戰改變了資本主義列強的戰略戰局。歐洲在世界上的中心地位開始動搖，美國和日本迅速崛起。（4）、第一次世界大戰在客觀上推動了科學技術的發展。
5、俄國十月革命的意義。
答：（1）、俄國十月革命是帝國主義時代第一次勝利的無產階級革命，創制了世界上第一個無產階級專政的國家。
（2）、它打破了資本主義體系一統天下的局面，使世界格局發生了重大變化。
（3）、它鼓舞了國際無產階級和殖民地、半殖民地人民爭取解放的斗爭，使國際共產主義運動發展到新的階段。
6、在解決巴勒斯坦問題上，巴以雙方的極端勢力都針鋒相對、寸步不讓的立場，用以牙還牙、以暴對暴的極端方法來制服對方，並向下一代灌輸民族復仇主義的思想，你認為這樣做會產生什麼後果，正確的立場和方法應該是什麼？
答：從戰爭中東事態發展來看，中東地區的戰爭與和平，同雙方的極端做法有一定聯系。每當一方或雙方提出極端的口號，採取極端的行動，想壓服對方時，雙方的矛盾就會尖銳起來，導致戰爭爆發，而當一方採取理智的態度，作出和平嘗試時，雙方的矛盾就會緩和，沖突漸趨平息。巴以雙方極端勢力的做法，只會加劇矛盾，使沖突一輪一輪地升級，永無休止。正確的立場和方法應該是認識到，雙方都不可能用武力達到目的，只有相互承認對方的生存權利，懷著和平的願望處理各種問題，才有可能為自己爭得生存和發展的環境，產生雙贏的結局。
7、中國為什麼要加入世貿？加入世貿給我國社會與個人帶來了什麼影響？
答：（1）、中國需要世貿組織。發展中國家若不想長期落後、被動挨打，就必須順應潮流，積極融入經濟。加入WTO，中國不僅有分享經濟全球化成果的權利，還能夠參加制定有關的「游戲規則」，在建立國際經濟秩序中把握主動權，並且可以利用WTO爭端解決機制，在國際貿易戰中占據有利地位。這是我們自立於世界民族之林的一次重大政治經濟行動。世貿組織也需要中國。作為世界上最大的發展中國家，中國擁有全世界五分之一多的人口，經濟總量和進出口總值均居世界前列。
（2）、帶來的影響有積極的，也有消極的。從社會來看，入世既推動了中國進出口貿易發展，從而推動整個國民經濟的發展，又對中國構成挑戰，帶來一定的社會問題如失業。從個人來看，入世後人們享受到部分物美價廉的外國產品，包括各種水果、農產品、汽車等。同時，在部分行業中工作的面臨更大的競爭壓力。
8、關於人口、資源與城市發展的關系，世界上一直存在兩種對立的觀點。一種觀點認為，在可預測的未來，人口增長會超出地球供應能力，人類將面臨飢餓和能源枯竭，並窒息於自身排出的煙霧空間是有限的，但是其潛在的資源非常多，而且隨著科學的發展，還會找到新的資源，因此，為地球確定一個人口的極限，是毫無意義的。你的看法如何？
答：在這個問題上，不能過於悲觀或過於樂觀。人類不斷地遇到新的問題和新的挑戰，在這個過程也會不斷地提出新的解決方法，包括控制自身數量的增長，一般不會達到自身毀滅的程度。同時，由於地球空間的有限性，水源、空氣等資源也是有限的，人類數量過快增長，也會遭到自然界的懲罰。
9、二戰後西歐國家走向聯合的目的有：振興經濟；抗衡蘇聯東歐；擺脫美國控制。
10、二戰影響：（1）、前所未有的災難。（2）、摧毀了法西斯主義、和平思想深入人心。
（3）、沉重打擊了帝國主義，民族運動發展。（4）、促進了國際社會主義力量壯大。
（5）、客觀推動了科學技術的發展。

Ⅳ 牛頓的資料

艾薩克·牛頓（1643年1月4日—1727年3月31日）爵士，英國皇家學會會長，英國著名的物理學家，網路全書式的「全才」，著有《自然哲學的數學原理》、《光學》。

他在1687年發表的論文《自然定律》里，對萬有引力和三大運動定律進行了描述。這些描述奠定了此後三個世紀里物理世界的科學觀點，並成為了現代工程學的基礎。

他通過論證開普勒行星運動定律與他的引力理論間的一致性，展示了地面物體與天體的運動都遵循著相同的自然定律；為太陽中心說提供了強有力的理論支持，並推動了科學革命。

在力學上，牛頓闡明了動量和角動量守恆的原理，提出牛頓運動定律 。在光學上，他發明了反射望遠鏡，並基於對三棱鏡將白光發散成可見光譜的觀察，發展出了顏色理論。他還系統地表述了冷卻定律，並研究了音速。

在數學上，牛頓與戈特弗里德·威廉·萊布尼茨分享了發展出微積分學的榮譽。他也證明了廣義二項式定理，提出了「牛頓法」以趨近函數的零點，並為冪級數的研究做出了貢獻。

在經濟學上，牛頓提出金本位制度。

(4)牛頓交易所upos機制擴展閱讀：

牛頓的一項被廣泛認可的成就是廣義二項式定理，它適用於任何冪。他發現了牛頓恆等式、牛頓法，分類了立方面曲線（兩變數的三次多項式），為有限差理論作出了重大貢獻，並首次使用了分式指數和坐標幾何學得到丟番圖方程的解。

他用對數趨近了調和級數的部分和（這是歐拉求和公式的一個先驅），並首次有把握地使用冪級數和反轉（revert）冪級數。他還發現了π的一個新公式。

他在1669年被授予盧卡斯數學教授席位。在那一天以前，劍橋或牛津的所有成員都是經過任命的聖公會牧師。不過，盧卡斯教授之職的條件要求其持有者不得活躍於教堂（大概是如此可讓持有者把更多時間用於科學研究上）。

牛頓認為應免除他擔任神職工作的條件，這需要查理二世的許可，後者接受了牛頓的意見。這樣避免了牛頓的宗教觀點與聖公會信仰之間的沖突。

牛頓認為光是由粒子或微粒組成的，並會因加速通過光密介質而折射，但他也不得不將它們與波聯系起來，以解釋光的衍射現象。而其後世的物理學家們則更加偏愛以純粹的光波來解釋衍射現象。現代的量子力學、光子以及波粒二象性的思想與牛頓對光的理解只有很小的相同點。

牛頓在科學上的巨大成就連同他的樸素的唯物主義哲學觀點和一套初具規模的物理學方法論體系，給物理學及整個自然科學的發展，給18世紀的工業革命、社會經濟變革及機械唯物論思潮的發展以巨大影響。這里只簡略勾畫一些輪廓。

牛頓的哲學觀點與他在力學上的奠基性成就是分不開的，一切自然現象他都力圖力學觀點加以解釋，這就形成了牛頓哲學上的自發的唯物主義，同時也導致了機械論的盛行。事實上，牛頓把一切化學、熱、電等現象都看作「與吸引或排斥力有關的事物」。

例如他最早闡述了化學親和力，把化學置換反應描述為兩種吸引作用的相互競爭；認為「通過運動或發酵而發熱」；火葯爆炸也是硫磺、炭等粒子相互猛烈撞擊、分解、放熱、膨脹的過程，等等。

Ⅳ 牛頓的故事

牛頓
艾薩克·牛頓（Isaac Newton 1642.12.25——1727.3.20.）
英國物理學家、數學家、天文學家和自然哲學家。
【簡介】
最負盛名的數學家、科學家和哲學家，同時是英國當時煉金術熱衷者。他在1687年7月5日發表的《自然哲學的數學原理》里提出的萬有引力定律以及他的牛頓運動定律是經典力學的基石。牛頓還和萊布尼茨各自獨立地發明了微積分。他總共留下了50多萬字的煉金術手稿和100多萬字的神學手稿。英國物理學家牛頓的智商：190
少年牛頓
1643年1月4日，在英格蘭林肯郡小鎮沃爾索浦的一個自耕農家庭里，牛頓誕生了。牛頓是一個早產兒，出生時只有三磅重，接生婆和他的親人都擔心他能否活下來。誰也沒有料到這個看起來微不足道的小東西會成為了一位震古爍今的科學巨人，並且竟活到了85歲的高齡。牛頓出生前三個月父親便去世了。在他兩歲時，母親改嫁給一個牧師，把牛頓留在外祖母身邊撫養。11歲時，母親的後夫去世，母親帶著和後夫所生的一子二女回到牛頓身邊。牛頓自幼沉默寡言，性格倔強，這種習性可能來自它的家庭處境。
大約從五歲開始，牛頓被送到公立學校讀書。少年時的牛頓並不是神童，他資質平常，成績一般，但他喜歡讀書，喜歡看一些介紹各種簡單機械模型製作方法的讀物，並從中受到啟發，自己動手製作些奇奇怪怪的小玩意，如風車、木鍾、折疊式提燈等等。
傳說小牛頓把風車的機械原理摸透後，自己製造了一架磨坊的模型，他將老鼠綁在一架有輪子的踏車上，然後在輪子的前面放上一粒玉米，剛好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米，就不斷的跑動，於是輪子不停的轉動；又一次他放風箏時，在繩子上懸掛著小燈，夜間村人看去驚疑是彗星出現；他還製造了一個小水鍾。每天早晨，小水鍾會自動滴水到他的臉上，催他起床。他還喜歡繪畫、雕刻，尤其喜歡刻日晷，家裡牆角、窗檯上到處安放著他刻畫的日晷，用以驗看日影的移動。
牛頓12歲時進了離家不遠的格蘭瑟姆中學。牛頓的母親原希望他成為一個農民，但牛頓本人卻無意於此，而酷愛讀書。隨著年歲的增大，牛頓越發愛好讀書，喜歡沉思，做科學小實驗。他在格蘭瑟姆中學讀書時，曾經寄宿在一位葯劑師家裡，使他受到了化學試驗的熏陶。

【牛頓的成就】

力學方面的貢獻
牛頓在伽利略等人工作的基礎上進行深入研究，總結出了物體運動的三個基本定律（牛頓三定律）：①任何物體在不受外力或所受外力的合力為零時，保持原有的運動狀態不變，即原來靜止的繼續靜止，原來運動的繼續作勻速直線運動。②任何物體在外力作用下，運動狀態發生改變，其動量隨時間的變化率與所受的合外力成正比。通常可表述為：物體的加速度與所受的合外力成正比，與物體的質量成反比，加速度的方向與合外力的方向一致。③當物體甲給物體乙一個作用力時，物體乙必然同時給物體甲一個反作用力，作用力和反作用力大小相等，方向相反，而且在同一直線上。這三個非常簡單的物體運動定律，為力學奠定了堅實的基礎，並對其他學科的發展產生了巨大影響。第一定律的內容伽利略曾提出過，後來R.笛卡兒作過形式上的改進，伽利略也曾非正式地提到第二定律的內容。第三定律的內容則是牛頓在總結C·雷恩、J·沃利斯和C·惠更斯等人的結果之後得出的。

牛頓是萬有引力定律的發現者。他在1665～1666年開始考慮這個問題。1679年，R·胡克在寫給他的信中提出，引力應與距離平方成反比，地球高處拋體的軌道為橢圓，假設地球有縫，拋體將回到原處，而不是像牛頓所設想的軌道是趨向地心的螺旋線。牛頓沒有回信，但採用了胡克的見解。在開普勒行星運動定律以及其他人的研究成果上，他用數學方法導出了萬有引力定律。

牛頓把地球上物體的力學和天體力學統一到一個基本的力學體系中，創立了經典力學理論體系。正確地反映了宏觀物體低速運動的宏觀運動規律，實現了自然科學的第一次大統一。這是人類對自然界認識的一次飛躍。

牛頓指出流體粘性阻力與剪切率成正比。他說：流體部分之間由於缺乏潤滑性而引起的阻力，如果其他都相同，與流體部分之間分離速度成比例。現在把符合這一規律的流體稱為牛頓流體，其中包括最常見的水和空氣，不符合這一規律的稱為非牛頓流體。

在給出平板在氣流中所受阻力時，牛頓對氣體採用粒子模型，得到阻力與攻角正弦平方成正比的結論。這個結論一般地說並不正確，但由於牛頓的權威地位，後人曾長期奉為信條。20世紀，T·卡門在總結空氣動力學的發展時曾風趣地說，牛頓使飛機晚一個世紀上天。

關於聲的速度，牛頓正確地指出，聲速與大氣壓力平方根成正比，與密度平方根成反比。但由於他把聲傳播當作等溫過程，結果與實際不符，後來P.-S.拉普拉斯從絕熱過程考慮，修正了牛頓的聲速公式。

數學方面的貢獻
17世紀以來，原有的幾何和代數已難以解決當時生產和自然科學所提出的許多新問題，例如：如何求出物體的瞬時速度與加速度？如何求曲線的切線及曲線長度（行星路程）、矢徑掃過的面積、極大極小值（如近日點、遠日點、最大射程等）、體積、重心、引力等等；盡管牛頓以前已有對數、解析幾何、無窮級數等成就，但還不能圓滿或普遍地解決這些問題。當時笛卡兒的《幾何學》和瓦里斯的《無窮算術》對牛頓的影響最大。牛頓將古希臘以來求解無窮小問題的種種特殊方法統一為兩類演算法：正流數術（微分）和反流數術（積分），反映在1669年的《運用無限多項方程》、1671年的《流數術與無窮級數》、1676年的《曲線求積術》三篇論文和《原理》一書中，以及被保存下來的1666年10月他寫的在朋友們中間傳閱的一篇手稿《論流數》中。所謂「流量」就是隨時間而變化的自變數如x、y、s、u等，「流數」就是流量的改變速度即變化率，寫作等。他說的「差率」「變率」就是微分。與此同時，他還在1676年首次公布了他發明的二項式展開定理。牛頓利用它還發現了其他無窮級數，並用來計算面積、積分、解方程等等。1684年萊布尼茲從對曲線的切線研究中引入了和拉長的S作為微積分符號，從此牛頓創立的微積分學在大陸各國迅速推廣。

微積分的出現，成了數學發展中除幾何與代數以外的另一重要分支——數學分析（牛頓稱之為「藉助於無限多項方程的分析」），並進一步進進發展為微分幾何、微分方程、變分法等等，這些又反過來促進了理論物理學的發展。例如瑞士J.伯努利曾徵求最速降落曲線的解答，這是變分法的最初始問題，半年內全歐數學家無人能解答。1697年，一天牛頓偶然聽說此事，當天晚上一舉解出，並匿名刊登在《哲學學報》上。伯努利驚異地說：「從這鋒利的爪中我認出了雄獅」。

牛頓在前人工作的基礎上，提出「流數(fluxion)法」，建立了二項式定理，並和G.W.萊布尼茨幾乎同時創立了微積分學，得出了導數、積分的概念和運演算法則，闡明了求導數和求積分是互逆的兩種運算，為數學的發展開辟了一個新紀元。

光學方面的貢獻
牛頓曾致力於顏色的現象和光的本性的研究。1666年，他用三棱鏡研究日光，得出結論：白光是由不同顏色(即不同波長)的光混合而成的，不同波長的光有不同的折射率。在可見光中，紅光波長最長，折射率最小；紫光波長最短，折射率最大。牛頓的這一重要發現成為光譜分析的基礎，揭示了光色的秘密。牛頓還曾把一個磨得很精、曲率半徑較大的凸透鏡的凸面，壓在一個十分光潔的平面玻璃上，在白光照射下可看到，中心的接觸點是一個暗點，周圍則是明暗相間的同心圓圈。後人把這一現象稱為「牛頓環」。他創立了光的「微粒說」，從一個側面反映了光的運動性質，但牛頓對光的「波動說」並不持反對態度。1704年，他出版了《光學》一書，系統闡述他在光學方面的研究成果。

熱學方面的貢獻
牛頓確定了冷卻定律，即當物體表面與周圍有溫差時，單位時間內從單位面積上散失的熱量與這一溫差成正比。

天文學方面的貢獻
牛頓1672年創制了反射望遠鏡。他用質點間的萬有引力證明，密度呈球對稱的球體對外的引力都可以用同質量的質點放在中心的位置來代替。他還用萬有引力原理說明潮汐的各種現象，指出潮汐的大小不但同月球的位相有關，而且同太陽的方位有關。牛頓預言地球不是正球體。歲差就是由於太陽對赤道突出部分的攝動造成的。

哲學方面的貢獻
牛頓的哲學思想基本屬於自發的唯物主義，他承認時間、空間的客觀存在。如同歷史上一切偉大人物一樣，牛頓雖然對人類作出了巨大的貢獻，但他也不能不受時代的限制。例如，他把時間、空間看作是同運動著的物質相脫離的東西，提出了所謂絕對時間和絕對空間的概念；他對那些暫時無法解釋的自然現象歸結為上帝的安排，提出一切行星都是在某種外來的「第一推動力」作用下才開始運動的說法。

《自然哲學的數學原理》牛頓最重要的著作，1687年出版。該書總結了他一生中許多重要發現和研究成果，其中包括上述關於物體運動的定律。他說，該書「所研究的主要是關於重、輕流體抵抗力及其他吸引運動的力的狀況，所以我們研究的是自然哲學的數學原理。」該書傳入中國後，中國數學家李善蘭曾譯出一部分，但未出版，譯稿也遺失了。現有的中譯本是數學家鄭太朴翻譯的，書名為《自然哲學之數學原理》，1931年商務印書館初版，1957、1958年兩次重印。

牛頓對自然的興趣
由於牛頓在劍橋受到數學和自然科學的熏陶和培養，對探索自然現象產生極為濃厚的興趣。就在1665～1666年這兩年之內，他在自然科學領域內思潮奔騰，才華迸發，思考前人從未思考過的問題，踏進前人沒有涉及的領域，創建前所未有的驚人業績。1665年初他創立級數近似法以及把任何冪的二項式化為一個級數的規則。同年11月，創立正流數法（微分）；次年1月，研究顏色理論；5月，開始研究反流數法（積分）。這一年內，牛頓還開始想到研究重力問題，並想把重力理論推廣到月球的運行軌道上去。他還從開普勒定律中推導出使行星保持在它們軌道上的力必定與它們到旋轉中心的距離平方成反比。牛頓見蘋果落地而悟出地球引力的傳說，說的也是在此時發生的軼事。總之，在家鄉居住的這兩年中，牛頓以比此後任何時候更為旺盛的精力從事科學創造，並關心自然哲學問題。由此可見，牛頓一生的重大科學思想是在他青春年華、思想敏銳短短兩年期間孕育、萌發和形成的。

1667年牛頓重返劍橋大學，10月1日被選為三一學院的仲院侶，次年3月16日選為正院侶。當時巴羅對牛頓的才能有充分認識。1669年10月27日巴羅便讓年僅26歲的牛頓接替他擔任盧卡斯講座的教授。牛頓把他的光學講稿(1670～1672)、算術和代數講稿(1673～1683)《自然哲學的數學原理》（以下簡稱《原理》）的第一部分(1684～1685)，還有《宇宙體系》(1687)等手稿送到劍橋大學圖書館收藏。1672年起他被接納為皇家學會會員，1703年被選為皇家學會主席直到逝世。其間牛頓和國內外科學家通信最多的有R.玻意耳、J.柯林斯、J.夫拉姆斯蒂德、D.格雷果理、E.哈雷、胡克、C.惠更斯、G.W.F.von萊布尼茲和J.沃利斯等。牛頓在寫作《原理》之後，厭倦大學教授生活，他得到在大學學生時代結識的一位貴族後裔C.蒙塔古的幫助，於1696年謀得造幣廠監督職位，1699年升任廠長，1701年辭去劍橋大學工作。當時英國幣制混亂，牛頓運用他的冶金知識，製造新幣。因改革幣制有功，1705年受封為爵士。晚年研究宗教，著有《聖經里兩大錯訛的歷史考證》等文。牛頓於1727年3月31日（儒略歷20日）在倫敦郊區肯辛頓寓中逝世，以國葬禮葬於倫敦威斯敏斯特教堂。
《光學》和反射式望遠鏡的發明，光學和力學一樣，在古希臘時代就受到注意。用於天文觀測的需要，光學儀器的製作很早就得到了發展，光的反射定律早在歐幾里得時代已經聞名，但折射定律直到牛頓出生之前不久才為荷蘭科學家W.斯涅耳所發現。玻璃的製作早已從阿拉伯輾轉傳入西歐。16世紀荷蘭磨製透鏡的手工業大興。把透鏡適當組合成一個系統就可成為顯微鏡或望遠鏡。這兩種儀器的發明對科學發展起了重大作用。在牛頓之前，伽利略首先把他所製作的望遠鏡用在天象觀測上。枷利略式的望遠鏡是以一片會聚透鏡為目鏡、一片發散透鏡為物鏡的望遠鏡。還有當時盛行的由兩片會聚透鏡組成的開普勒望遠鏡。兩種望遠鏡都無法消除物鏡的色散。牛頓發明以金屬磨成的反射鏡代替會聚透鏡作為物鏡，這樣就避免了物鏡的色散。當時牛頓製成的望遠鏡長6英寸，直徑1英寸，放大率為30～40倍。經過改進，1671年他製作了第二架更大的反射式望遠鏡，並送到皇家學會評審。這台望遠鏡被皇家學會作為珍貴科學文物收藏起來。為了製造反射式望遠鏡，牛頓親自冶煉合金和研磨鏡面。牛頓自幼愛好動手制模型，做試驗，這對他在光學實驗上的成功有極大幫助。光的顏色問題早在公元前就有人在作猜測，把虹的光色和玻璃片的邊緣形成的顏色聯系起來。從亞里士多德以來到笛卡兒都認為白光是純潔的、均勻的，是光的本質，而色光只是光的變種。他們都沒像牛頓那樣認真做過實驗。
【牛頓的發現】
大約在1663年，牛頓即開始熱衷於光學研究，磨玻璃、製作望遠鏡也在這個時期。1666年，他購得一塊玻璃三棱鏡，開始研究色散現象。為了這個目的，牛頓在他的《光學》一書中寫道:「把我的房間弄暗，在我的窗板上開一個小孔，以便適量的太陽光射入室內，就在入口處安置我的棱鏡，光通過棱鏡折射達到對面的牆上。」牛頓看到牆上有彩色的光帶，光帶之長數倍於原來的白光點，他意識到這些彩色就是組成白色太陽光的原始光色。為了證明這一點，牛頓進一步做實驗。在光帶投射的屏上也打一個小孔，讓光帶中彩色的一部分穿過第二個小孔，經過放在屏後的第二個棱鏡折射投到第二個屏上，又讓第一棱鏡繞它的軸緩慢轉動，只見穿出第二個小孔落在第二屏上的像隨著第一棱鏡轉動而上下移動。於是看到，為第一棱鏡折射最大的藍光，經過第二棱鏡也是折射得最大；反之，紅光被前後兩個棱鏡折射得最小。於是牛頓作出結論:「經過第一棱鏡折射後所得長方形的彩色光帶不是別的，正是由不同的彩色光所組成的白色光經折射而形成的。」也就是說：「白光本身是由折射程度不同的各種彩色光所組成的非均勻的混合體。」這就是牛頓的光色理論。它是通過實驗建立起來的，牛頓自稱這個實驗為「關鍵性實驗」。這個實驗可說是一個半世紀後J.von夫琅和費建立光譜術的基礎。事實上牛頓在他的《光學》第1卷命題4問題1中用過1～2英寸長、寬僅1/10或1/20英寸的長方形的孔代替小圓孔，他說所得結果較前更清晰，但沒有夫琅和費線的記載。牛頓在這方面做了大量的實驗之後，於1672年把他的結論用書信形式送交皇家學會評審。不料竟引起一場尖銳的論戰。當時惠更斯反對他，胡克攻擊他尤甚。早在1665年胡克就在英國提出光的波動理論，這只是一個假說。惠更斯則把它完整起來，認為空間的以太是無所不在的，他把以太作為振動的媒質，把媒質的每一個質點都看成一個中心，在中心的周圍形成一個波，惠更斯成功地用這個物理圖像來解釋光的反、折射、還以此來研究冰洲石的雙折射（但是光的波動學說的確立還有待於一個半世紀之後由英國的T.楊的干涉實驗來證明）。牛頓則持光的微粒說，他認為波動說的最大障礙是不能解釋光的直線進行。他提出發光物體發射出以直線運動的微粒子、微粒子流沖擊視網膜就引起視覺。它也能解釋光的折射與反射，甚至經過修改也能解釋F.M.格里馬爾迪發現的「衍射」現象。但對薄膜形成的彩色，牛頓則承認微粒說不如波動說解釋得明快。微粒說與波動說之爭在當時是十分激烈的，雙方爭論持續多年。當年光的微粒說與波動說之爭，現在可以引用E.T.惠特克的話來結束這樁公案：「當A.愛因斯坦以M.普朗克的量子原理來解釋光電效應，光的微粒思想經過一個世紀的沉寂而在1905年又獲得了新生，並因此而導致光量子存在的基本原理。他的思想為實驗所充分肯定，特別是光子與電子碰撞所產生的康普頓效應服從經典的碰撞力學定律。而同時，關於光的波動性的實驗並沒有失效，於是我們不得不承認波動說和微粒假說都是正確的。」無疑，牛頓的《光學》(Opticks)是和他的《原理》同為物理學的巨著，也是科學界的經典著作。《光學》第一版印於1704年，在胡克逝世之後問世。《光學》最後部分以獨特的形式附上一份著名的「問題」表，共提出31個「問題」（第一版提出16個「問題」）。在「問題」中所談到的不僅是光的折射、反射等，還涉及光與真空，甚至重力、天體等問題。在多處談到光的波動，涉及太陽光與物質的相互作用等問題，這些問題涉及物理學的諸多方面，富有啟發性，後人評價這些「問題」是《光學》中最重要的部分，並非虛語。牛頓在《光學》一書中憑借實驗的結果與分析，建立了光的理論。但在全書中沒有提起不同玻璃具有不同折射率，在全書中也沒有做消色差的實驗，這或許是由於他當時還沒有獲得不同質玻璃的三棱鏡的緣故。但是牛頓製造反射式望遠鏡來避免物鏡的色散，卻是個妙法，迄今大型望遠鏡的製造還遵從此法。牛頓死後3年(1730)出版了經牛頓生前訂校過的《光學》第4版。現在流行的1931年版本就是根據第4版重印的。

萬有引力定律和《自然哲學的數學原理》，16世紀丹麥天文學家第谷對行星繞日運行作了長年累月的觀測，他死後德國天文學家開普勒整理並分析了第谷的20年的觀測記錄，總結出行星運動的著名開普勒三定律。這個發現不僅為經典天文學奠定了基礎，更重要的是導致了其後萬有引力定律的發現。開普勒在得出行星運動三定律之前，1596年曾提出關於太陽行星間的吸引作用的思想；隨之提出物體作圓周運動時出現離心力問題。一般認為伽利略已領悟到離心力，但對它作進一步的認識和計算則有待於牛頓。1664年1月20日牛頓在他的《算草本》上已提出如何計算物體作圓周運動時的向心力的具體方法。牛頓把推導、計算方法詳盡地寫入他的《原理》（第3版）第一編第二章命題4定理4下面推論1中，明確地指出：「因此，由於這些圓弧代表運動物體的速度，向心力就是這個速度的平方除以圓周半徑。」從這里可以看出，向心力的求得對於距離平方反比定律的推導是不可少的。順便提一下，惠更斯從不同途徑推導得離心力方程和牛頓的相似，結果於1673年發表。牛頓雖在早年的《算草本》上提出求向心力的方法，但他自己說「惠更斯先生後來所發表的離心力理論，我相信在我之前」。引人注意的是，在《原理》第一編和第三編中，凡提到軌道運行時，牛頓都沒有提及離心力一詞，總是強調拉向軌道中心的向心力。

關於引力反比於距離平方定律，歷史上記載了當時對此發明權的爭論，有人以為距離平方反比定律可以從開普勒第三定律直接推出，但缺乏向心力的概念和運動，不可能推出這定律。而向心力的概念與運算都是牛頓最早做出來的。長牛頓7歲的胡克當年就宣稱他早已知道引力反比於距離平方定律，但提不出證據來。當《原理》第1版在印刷時，胡克通過哈雷向牛頓要求分享此定律的發明權。牛頓加以拒。在《原理》（第3版）上述命題4下的注釋中提到距離平方反比定律適用於天體運動時，牛頓說:「雷恩爵士、胡克博士和哈雷博士曾分別注意過。」同時也提及「惠更斯先生在他的出色著作《鍾擺的振盪》中曾把重力比之於旋轉體的離心力」。這樣，人們對距離平方反比定律的發明權就有所了解了。有人認為，1666年牛頓在烏爾斯索普家中試圖以地球表面大圓弧上1度的長度為60英里來計算月地之間的引力；通過實際計算，月球繞地球的周期與實際不能符合，算稿便棄置一旁。1682年牛頓獲悉J.皮卡德的地球經度1度之長為69.1英里的數據，便重行計算，才使計算與實際觀測相吻合。牛頓把日常所見的重力和天體運動的引力統一起來，在科學史上有特別重要的意義。行星繞日運動的軌道究竟是什麼樣？這是當時科學界所關心的問題。這問題答案的公開和《原理》的出版密切相關，科學史上已有生動的記載。1684年1月C.雷恩、哈雷和胡克3位英國當時科學界著名人士在倫敦相敘討論行星運動軌道問題。胡克雖說他已通曉，但拿不出計算結果。於是牛頓的好友哈雷專程去劍橋請教牛頓。牛頓告訴哈雷他自己已計算過了，肯定地說，行星繞日軌道是橢圓；但手稿壓置多年一時找不到，應允重行計算，約期3個月後交稿。哈雷如約再度訪劍橋，牛頓交給一份手稿《論運動》，哈雷大為贊賞。牛頓在此稿基礎上另寫一書《論物體運動》，1684年12月送交英國皇家學會。此書第一部分主要相當於後來的《原理》第一編及第二編；而其餘部分成為《原理》的第三編。哈雷慫恿牛頓寫成《原理》全書公開出版，由他出資印刷，並親自督校。

1687年7月《自然哲學的數學原理》(Philosophiae Naturaal is Principia Мathematica)第1版問世，時距1664年牛頓開始思考並進行草算已23年。《原理》第2版於1713年出版，第3版於1725年出版（見彩圖牛頓名著《原理》（1686）扉頁）。《原理》原用拉丁文寫成。牛頓逝世後2年由A.莫特譯成英文付印，即今所見的流行的《原理》英文本。《原理》第一編之前有兩部分重要的論述。第一部分為定義。定義共8條，其中有關向心力的有5條。他說，施加於物體的力有不同來源，例如撞擊、壓力和向心力。向心力一詞是牛頓創造的（在另一場合即惠更斯稱之為離心力的補充詞）。牛頓在定義一章中有長篇詮釋，其中提到了一個假想實驗：「在高山上發射炮彈、炮力不足，炮彈飛了一陣便以弧形曲線下落地面。假如炮力足夠大，炮彈將繞地球面周行，這是向心力的表演。」今日人造衛星的設想在那時牛頓的腦子里已浮現出來了。在定義一章中牛頓盡情闡述了他的時空絕對性概念。他對人們熟知的空間與時間，擇名絕對空間和絕對時間。牛頓認為，只有在絕對空間中絕對運動才可以覺察，特別是在物體旋轉時。當時惠更斯和英國大主教G.貝克萊對此表示疑問。無論如何，這短短一章定義表達了牛頓對力與時空的基本觀點，是研究牛頓的重要原始文獻。

在第一編之前，除定義一章外，還有公理或稱運動定理一章。在這章里牛頓闡述著名的運動三定律（見牛頓運動定律）。第一運動定律一般稱作慣性定律，通常認為已由伽利略和笛卡兒所道出。為了要變更物體運動方向(或稱變更運動速度)必須有外力作用，這其間必然會產生質量的概念。質量(原文物質的量)這個基本概念是由牛頓在《原理》第一編定義章中首先提出的，成為物理學中最基本概念之一。他清楚地把質量和重量區分開來，闡明了在各種不同環境中兩個量的相互關系。在力學中牛頓用質量表示物體的特徵。愛因斯坦指出：「只有引進質量這一新概念之，他（牛頓）才能把力和加速度聯系起來。」動量一詞牛頓也作了定義。牛頓指出，動量是衡量物質運動的量，它聯系物質與運動兩個量；物質加倍，動量加倍；物質與運動都加倍；動量即為原來的4倍。隨後闡述動量守恆。牛頓在運動三定律之後有7個推論，其中論述到兩力同時作用一物體上，則物體加速度方向和力的合成都在兩力平行四邊形的對角線上。此後還有一段很長的詮釋，總論運動三定律的聯系性，還用兩擺的彈性碰撞和非彈性碰撞實驗來闡述運動守恆並說明第二定律和第三定律之間的關系。從上面看，牛頓運動三定律不是分立的，而是相關的。牛頓早年在《算草本》中以碰撞實驗研究力，在《原理》中他強調以「沖量」作為力的概念。隨後發展這個概念，說無限短促間隙的相關系列沖量就成為連續作用力。這句話就包含以微分形式表達力的定義。牛頓設想，一質點在直線上作慣性運動，這質點和線外某一定點相聯，在相等時間內這聯線掃過的面積必然相等；如果在線上某點遇到一個外力，則質點要偏向質點原運動方向與外力方向之間的某一方向上運動。牛頓用他創造的無限小概念極限的方法最終證明了：一個運動著的質點，受到某個定點的外力作用，如果這個外力在質點和定點的聯線上，而且力的強度反比於距離二次方，那麼這質點運動軌跡很可能是個橢圓，這定點就是橢圓的焦點。於此，牛頓得出行星與太陽之間聯線所掃過的面積必然和時間成比例。牛頓又設想，質點在橢圓上從一點經過無限短時間運行，這質點在短暫時間運行所到之處偏離切線的距離反比於從焦點到該點的距離平方。而當橢圓上兩點相接近時，牛頓得出，在這極限情況下開普勒的面積定律是關鍵條件。總之，牛頓得到如下結論：假如面積定律有效，橢圓形軌道意味著指向焦點的力必然反比於距離平方。牛頓於是著意證明，面積定律是作用在運動物體的力指向中心的充分和必要條件。這揭示了開普勒的第一、第二兩定律的重要性。《原理》第二編論述在有阻力媒質(氣體、液體)內的質點運動。牛頓在這里用了更多的數學方法，而物理涵義較前為少。在第一編里牛頓費盡心力用各種方法證明宇宙間引力（向心力）之存在；而在第二編里，牛頓設想，在媒質中阻力與物體運行速度成正比；又設想與速度平方成正比；甚至認為一部分為速度之比，另一部分為速度平方之比。他還論證過一些其他的問題。在這些工作中牛頓以數學技巧來處理一些看來無實際物理意義的問題。他還研究了氣體的彈性和可壓縮性。在《原理》第二編中，牛頓用擺在流體中的運動實驗測定重量（即地球引）和慣性大小的關系。在經典物理學中這兩個量只能由實驗來測定。關於