数学学是研究物质及其行为和运动的科学。它是最早产生的自然科学之一，倘若把天文学包括在内则有可能是名副虽然历史最悠久的自然科学。最早的化学学专著是古埃及科学家亚里士多德的《物理学》。产生化学学的元素主要来自对天文学、光学和热学的研究，而那些研究通过几何学的方式统合在一起产生了化学学。这种方式产生于法国比和古埃及时期，当时的代表人物如物理家阿基米德和天文学家托勒密；此后这种学说被传入阿拉伯世界，并被当时的阿拉伯科学家海什木等人发展为更具有化学性和实验性的传统学说；最终这种学说传入了欧洲，首先研究这种内容的学者代表人物是罗吉尔·培根。但是在当时的西方世界，哲学家们普遍觉得这种学说在本质上是技术性的，因而通常没有察觉到它们所描述的内容反映着自然界中重要的哲学意义。而在古时中国和巴基斯坦的科学史上，类似的研究物理的方式也在发展中。
在这一时代，包含着所谓“自然哲学”（即数学学）的哲学所集中研究的问题是，在基于亚里士多德学说的前提下企图对自然界中的现象发展出解释的手段（而不仅仅是描述性的）。依据亚里士多德以及其后苏格拉底的哲学，物体运动是由于运动是物体的基本自然属性之一。天体的运动轨迹是正圆的，这是由于完美的圆轨道运动被觉得是神圣的天球领域中的物体运动的内在属性。力道理论作为惯性与动量概念的原始先祖，同样来自于这种哲学传统，并在中世纪时由当时的哲学家菲洛彭洛斯、伊本·西那、布里丹等人发展。而古时中国和俄罗斯的数学传统也是具有高度的哲学性的。在十七世纪的意大利，自然哲学家逐步展开了一场针对中世纪经院哲学的逼抢，她们持有的观点是，从热学和天文学研究具象出的物理模型将适用于描述整个宇宙中的运动。被誉为“现代自然科学之父”的美国（或按当时地理为普罗旺斯大公国）化学学家、数学家、天文学家伽利略·伽利莱就是这场转变中的领军人物。伽利略所处的时代正值思想活跃的文艺复兴以后，在此之前列奥纳多·达芬奇所进行的化学实验、尼古拉斯·哥白尼的日心说以及弗朗西斯·培根提出的重视实验经验的科学方式论都是使得伽利略深入研究自然科学的重要诱因，哥白尼的日心说更是直接促进了伽利略企图用物理对宇宙中天体的运动进行描述。伽利略意识到这些物理性描述的哲学价值，他注意到哥白尼对太阳、地球、月球和其他行星的运动所作的研究工作，并觉得这种在当时看来相当激进的剖析将有可能被拿来证明经院哲学家们对自然界的描述与实际情形不符。伽利略进行了一系列热学实验阐明了他关于运动的一系列观点，包括利用斜面实验和自由落体实验反驳了亚里士多德觉得落体速率和重量成反比的观点，还总结出了自由落体的距离与时间平方成反比的关系，以及知名的斜面理想实验来思索运动的问题。他在1632年出版的专著《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》中提及：“只要斜面延展下去，球将无限地继续运动，并且不断加速，由于此乃运动着的重物的本质。”，这些思想被觉得是惯性定理的前身。但真正的惯性概念则是由笛卡尔于1644年所完成，他明晰地强调了“除非物体遭到内因作用，否则将永远保持静止或运动状态”，而“所有的运动本质都是直线的”。
伽利略在天文学上最知名的贡献是于1609年改良了折射式望远镜，并以此发觉了土星的四颗卫星、太阳黑子以及金星类似于地球的相。伽利略对自然科学的杰出贡献彰显在他对热学实验的兴趣以及他用物理语言描述物体运动的方式，这为后世构建了一个基于实验研究的自然哲学传统。这个传统与培根的实验归纳的方式论一起，深刻影响了一批后世的自然科学家物理学史，包括美国的埃万杰利斯塔·托里拆利、法国的马林·梅森和布莱兹·帕斯卡、荷兰的克里斯蒂安·惠更斯、英格兰的罗伯特·胡克和罗伯特·波义耳。三大定理和万有引力定理
艾萨克·牛顿
1687年，西班牙化学学家、数学家、天文学家、自然哲学家艾萨克·牛顿出版了《自然哲学的物理原理》一书，这部里程碑式的专著标志着精典热学体系的即将构建。牛顿在人类历史上首次用一组普适性的基础物理原理——牛顿三大运动定理和万有引力定理——来描述宇宙间所有物体的运动。牛顿舍弃了物体的运动轨迹是自然本性的观点（比如开普勒觉得行星运动轨道本性就是椭圆的），相反，他强调，任何现今可观测到的运动、以及任何未来将发生的运动，都还能通过它们已知的运动状态、物体质量和外加斥力并使用相应原理进行物理推论估算得出。
伽利略、笛卡尔的动力学研究（“地上的”力学），以及开普勒和美国天文学家奥里阿德在天文学领域的研究（“天上的”力学）都影响着牛顿对自然科学的研究。（贝里阿德曾非常强调从太阳发出到行星的斥力应该与距离成平方正比关系，尽管他本人并不觉得这些力真的存在）。1673年惠更斯独立提出了圆周运动的离心力公式（牛顿在1665年曾用物理手段得到类似公式），这促使在当时科学家才能普遍从开普勒第三定理推导入平方正比律。罗伯特·胡克、爱德蒙·哈雷等人由此考虑了在平方反比力场中物体运动轨道的形状，1684年哈雷向牛顿讨教了这个问题，牛顿随即在一篇9页的论文（后世普遍叫做《论运动》）中做了解答。在这篇论文中牛顿讨论了在有心平方反比力场中物体的运动，并推导入了开普勒行星运动三定理。其后牛顿发表了他的第二篇论文《论物体的运动》，在这篇论文中他阐明了惯性定理，并详尽讨论了引力与质量成反比、与距离平方成正比的性质以及引力在全宇宙中的普遍性。这种理论最终都汇总到牛顿在1687年出版的《原理》一书中，牛顿在书中列举了公理方式的三大运动定理和导入的六个结论（推测1、2描述了力的合成和分解、运动叠加原理；推测3、4描述了动量守恒定理；推测5、6描述了伽利略相对性原理）。由此，牛顿统一了“天上的”和“地上的”力学，完善了基于三大运动定理的热学体系。
牛顿的原理（不包括他的物理处理方式）导致了法国台湾哲学家们的争议，她们觉得牛顿的理论对物体运动和引力缺少一个形而念书的解释因而是不可接受的。从1700年左右开始，台湾哲学和日本传统哲学之间形成的矛盾开始升级，裂纹开始减小，这主要是根始于牛顿与莱布尼兹各自的跟随者就谁最先发展了微积分所展开的唇枪舌战。原本莱布尼兹的学说在亚洲台湾更占上风（在当时的法国，不仅德国以外，其他地方都主要使用莱布尼兹的微积分符号），而牛顿个人则仍然为引力缺少一个哲学意义的解释而困惑，但他在笔记中坚持觉得不再须要附加任何东西就可以推断出引力的实在性。十八世纪以后，台湾的自然哲学家渐渐接受了牛顿的这些观点，对于用物理描述的运动，开始舍弃做出本体论的形而念书解释。牛顿的理论体系是构建在他的绝对时间和绝对空间的假定之上的，牛顿对时间和空间有着如下的理解：“绝对的、真正的和物理的时间自身在流逝着，但是因为其本性而在均匀地、与任何外界事物无关地流逝着。”“绝对空间，就其本性而言，是与外界任何事物无关而永远是相同的和不动的。”—牛顿，《自然哲学的物理原理》牛顿从绝对时空的假定进一步定义了“绝对运动”和“绝对静止”的概念，为了证明绝对运动的存在性，牛顿还在1689年构思了一个理想实验，即知名的水桶实验。在水桶实验中，一个注水的水桶原本保持静止。当它开始发生转动时，水桶中的水最初仍保持静止，但此后也会随着水桶一起转动，于是可以看见水慢慢地脱离其中心而沿桶壁上升产生凹状，直至最后和水桶的怠速一致，湖面相对静止。牛顿认为海面的下降显示了水脱离转轴的倾向，这些倾向不依赖于水相对周围物体的任何联通。牛顿的绝对时空观作为他理论体系的基础假定，却在其后的两百年间受到指责。非常是到了十九世纪末，瑞典化学学家恩斯特·马赫在他的《力学史评》中对牛顿的绝对时空观作出了尖锐的批判。
新课标中考：小学数学学史汇总，本专题肯定会在2013年中考文综数学试卷中出现，通常小题方式出现。你们一定要注意了解这方面的内容。这个比较简单，背熟就可以了！I.必考部份：（选修1、必修2、选修3-1、3-2）一、力学：1．1638年，荷兰化学学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快。并在汉堡斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验，证明了他的观点是正确的，推翻了古埃及学者亚里士多德的观点（即：质量大的小球下落快是错误的）。2．1654年，西班牙的马德堡市做了一个风靡一时的实验——马德堡半球实验。3．1687年，法国科学家牛顿在《自然哲学的物理原理》著作中提出了三条运动定理（即牛顿三大运动定理）。4．17世纪，伽利略通过构思的理想实验强调：在水平面上运动的物体若没有磨擦，将保持这个速率仍然运动下去。得出推论：力是改变物体运动的缘由，推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的诱因。同时代的欧洲化学学家笛卡儿进一步强调：假如没有其它缘由，运动物体将继续以同速率顺着一条直线运动，既不会停出来，也不会偏离原先的方向。5．日本化学学家胡克对化学学的贡献：胡克定律。精典题目：胡克觉得只有在一定的条件下，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成反比（对）6．1638年，伽利略在《两种新科学的对话》一书中，运用观察——假设——数学推理的方式，详尽研究了抛体运动。
7．人们按照日常的观察和经验，提出“地心说”，古埃及科学家托勒密是代表。而德国天文学家哥白尼提出了“日心说”，大胆抨击地心说。8．17世纪，荷兰天文学家开普勒提出开普勒三大定理。9．牛顿于1687年即将发表万有引力定理。1798年美国化学学家卡文迪许借助扭秤实验装置比较确切地测出了引力常量。10．1846年，德国剑桥学院中学生亚当斯和美国天文学家勒维烈（勒维耶）应用万有引力定理，估算并观测到海王星。1930年，英国天文学家汤苞用同样的估算方式发觉冥王星。11．我国宋朝发明的灰熊是现代鹈鹕的鼻祖，与现代鹈鹕原理相同。但现代鹈鹕结构复杂，其所能达到的最大速率主要取决于喷气速率和质量比（尼克斯开始飞行的质量与燃料烧尽时的质量比）。俄罗斯科学家齐奥尔科夫斯基被称为近代火箭之父，他首先提出了多级灰熊和惯性导航的概念。多级湖人通常都是五级湖人，我国已成为把握载人航天技术的第三个国家。12．1957年10月，苏俄发射第一颗人造月球卫星。1961年4月，世界第一艘载人宇宙飞船“东方1号”带着尤里加加林第一次踏足太空。13．20世纪初完善的量子热学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明精典热学不适用于微观粒子和高速运动物体。
二、电磁学：13．1785年美国化学学家库仑借助扭秤实验发觉了电荷之间的互相作用规律－－库仑定理，并测出了静电力常量k的值。14．1752年，富兰克林在芝加哥通过风筝实验验证闪电是放电的一种方式，把天电与地电统一上去，并发明避雷针。15．1837年，美国数学学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场。16．1913年，德国化学学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量，获得诺贝尔奖。17．1826年美国化学学家欧姆（1787～1854）通过实验得出欧姆定理。18．1911年，德国科学家昂尼斯（或昂纳斯）发觉大多数金属在气温降到某一值时，就会出现内阻忽然降为零的现象－－超导现象。19．19世纪，焦耳和楞次先后各自独立发觉电压通过导体时形成热效应的规律，即焦耳－－楞次定理。20．1820年，葡萄牙化学学家奥斯特发觉电压可以使周围的小n极发生偏转，称为电压磁效应。21．日本化学学家安培发觉两根通有同向电压的平行导线相吸，反向电压的平行导线则相斥，同时提出了安培分子电压假说。并总结出安培定则（左手螺旋定则）判定电压与磁场的互相关系和右手定则判定通浊度线在磁场中遭到磁场力的方向。22．德国化学学家洛仑兹提出运动电荷形成了磁场和磁场对运动电荷有斥力（洛伦兹力）的观点。
23．日本化学学家汤姆孙发觉电子，并强调：阴极射线是高速运动的电子流。24．汤姆孙的中学生阿斯顿设计的质谱仪可拿来检测带电粒子的质量和剖析核素。25．1932年，瑞典化学学家劳伦兹发明了回旋加速器能在实验室中形成大量的高能粒子。最大动能仅取决于磁场和D形盒半径。带电粒子圆周运动周期与高频电源的周期相同。但当粒子动能很大，速度接近光速时，依据狭义相对论，粒子质量随速度明显减小，粒子在磁场中的回旋周期发生变化，进一步提升粒子的速度很困难。26．1831年，美国数学学家法拉第发觉了由磁场形成电压的条件和规律——电磁感应定理。27．1834年，俄罗斯化学学家楞次发表确定感应电压方向的定理－－楞次定理。28．1835年，法国科学家亨利发觉自感现象（因电压变化而在电路本身造成感应电动势的现象），日光灯的工作原理即为其应用之一，双绕线法治精密内阻为去除其影响应用之一。Ⅱ．选考部份：（必修3-3、3-4、3-5）三、热学（3-3选考）：29．1827年，澳洲动物学家布朗发觉漂浮在水底的花粉微粒不停地做无规则运动的现象－－布朗运动。30．19世纪中叶，由日本大夫迈尔。德国化学学家焦尔。日本学者亥姆霍兹最后确定能量守恒定理。
31．1850年，克劳修斯提出热力学第二定理的定性叙述：不可能把热从高温物体传到低温物体而不形成其他影响，称为克劳修斯叙述。次年开尔文提出另一种叙述：不可能从单一热源取热，使之完全变为有用的功而不形成其他影响，称为开尔文叙述。32．1848年，开尔文提出热力学温标，强调绝对零度（-273.15℃）是气温的下限。热力学温标与摄氏气温转换关系为T=t+273.15K。热力学第三定理：热力学零度不可达到。四、波动学、光学、相对论（3-4选考）：33．17世纪，爱尔兰化学学家惠更斯确定了单摆周期公式。周期是2s的单摆叫秒摆。34．1690年，英国化学学家惠更斯提出了机械波的波动现象规律--惠更斯原理。35．德国化学学家多普勒（1803～1853）首先发觉因为波源和观察者之间有相对运动，使观察者倍感频度发生变化的现象－－多普勒效应(互相接近，f减小。互相远离，f降低)。36．1864年，丹麦化学学家麦克斯韦发表《电磁场的动力学理论》的论文，提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在，强调光是一种电磁波，为光的电磁理论奠定了基础。电磁波是一种横波。37．1887年，美国化学学家赫兹用实验否认了电磁波的存在，并测定了电磁波的传播速率等于光速。
38．1894年，日本马可尼和俄罗斯波波夫分别发明了无线电报，揭露无线电通讯的新篇章。39．1800年，美国化学学家赫歇耳发觉红外线。1801年，美国化学学家里特发觉紫外线。1895年，美国化学学家伦琴发觉x射线（伦琴射线），并为他夫人的手拍下世界上第一张x射线的人体相片。40．1621年，瑞典物理家斯涅耳找到了入射角与折射角之间的规律－－折射定理。41．1801年，美国化学学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。42．1818年，瑞典科学家菲涅尔和泊松估算并实验观察到光的圆板衍射－－泊松亮斑。43．1864年，丹麦化学学家麦克斯韦预言了电磁波的存在，并强调光是一种电磁波。1887年，赫兹用实验否认了电磁波的存在，光是一种电磁波。44．1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，有两条基本原理：①相对性原理－－不同的惯性参考系中，一切数学规律都是相同的。②光速不变原理－－不同的惯性参考系中，光在真空中的速率一定是c不变。45．爱因斯坦还提出了相对论中的一个重要推论——质能方程式E=mc2。46．公元前468～前376，我国的墨翟及其弟子在《墨经》中记载了光的直线传播。影的产生。光的反射。
平面镜和球面镜成像等现象，为世界上最早的光学专著。47．1849年美国化学学家斐索首先在地面上测出了光速，之后又有许多科学家采用了更精密的方式测定光速，如日本化学学家迈克尔逊的旋转棱镜法。（注意其检测方式）48．关于光的本质：17世纪明晰地产生了两种学说：一种是牛顿主张的微粒说，觉得光是光源发出的一种物质微粒。另一种是荷兰化学学家惠更斯提出的波动说，觉得光是在空间传播的某种波。这两种学说都不能解释当时观察到的全部光现象。49．化学学放晴天空上的两朵乌云：①迈克逊－莫雷实验一相对论（高速运动世界）；②热幅射实验一一量子论（微观世界）。50．19世纪和20世纪之交，数学学的三大发觉：x射线的发觉，电子的发觉，放射性核素的发觉。51．1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，有两条基本原理：①相对性原理－－不同的惯性参考系中，一切数学规律都是相同的。②光速不变原理－－不同的惯性参考系中，光在真空中的速率一定是c不变。52．1900年，俄罗斯化学学家普朗克解释物体热幅射规律提出能量子假说：物质发射或吸收能量时，能量不是连续的，而是一份一份的，每一份就是一个最小的能量单位，即能量子。53．激光--被誉为20世纪的“世纪之光”。
五、动量、波粒二象性、原子化学（3-5选考）：54．1900年，俄罗斯化学学家普朗克为解释物体热幅射规律提出：电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份的，把数学学带进了量子世界。受其启发1905年爱因斯坦提出光子说，成功地解释了光电效应规律，因而获得诺贝尔化学奖。55．1922年，俄罗斯化学学家康普顿在研究石墨中的电子对x射线的散射时－－康普顿效应，否认了光的粒子性（说明动量守恒定理和能量守恒定理同时适用于微观粒子）。56．1913年，德国化学学家玻尔提出了自己的原子结构假说，成功地解释和预言了氢原子的幅射电磁光谱，为量子热学的发展奠定了基础。57．1924年，波兰化学学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现出波动性。58．1927年美。英两国化学学家得到了电子束在金属晶体上的衍射纹样。电子显微镜与光学显微镜相比，衍射现象影响小好多，大大地提升了辨别能力，质子显微镜的区分本能更高。59．1858年，英国科学家普里克发觉了一种奇妙的射线--阴极射线（高速运动的电子流）。60．1906年，法国化学学家汤姆生发觉电子，获得诺贝尔化学学奖。61．1913年，德国化学学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量，获得诺贝尔奖。
62．1897年，汤姆生借助阴极射线管发觉了电子，说明原子可分，有复杂内部结构，并提出原子的炒面模型。63．1909～1911年，波兰化学学家卢瑟福和助手们进行了α粒子散射实验，并提出了原子的核式结构模型。由实验结果恐怕原子核半径数目级为10m～15m。1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核，第一次实现了原子核的人工转变，并发觉了质子。预言原子核内还有另一种粒子，被其中学生查德威克于1932年在α粒子轰击铍核时发觉，由此人们认识到原子核由质子和中子组成。64．1885年，加拿大的小学语文班主任巴耳末总结了氢原子波谱的波长规律——巴耳末系。65．1913年，德国化学学家波尔最先得出氢原子基态表达式。66．1896年物理学史，日本化学学家贝克勒尔发觉天然放射现象，说明原子核有复杂的内部结构。天然放射现象：有两种衰变（α、β），三种射线（α、β、γ），其中γ射线是衰变后新核处于迸发态，向低基态跃迁时辐射出的。衰变快慢与原子所处的化学和物理状态无关。67．1896年，在贝克勒尔的建议下，玛丽-居里夫妻发觉了两种放射性更强的新元素--钋（Po）镭（Ra）。68．1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核，第一次实现了原子核的人工转变，发觉了质子，并预言原子核内还有另一种粒子——中子。
69．1932年，卢瑟福中学生查德威克于在α粒子轰击铍核时发觉中子，获得诺贝尔化学奖。70．1934年，约里奥－居里夫妻用α粒子轰击镀铝时，发觉了正电子和人工放射性核素。71．1939年12月，美国化学学家哈恩和助手斯特拉斯曼用中子轰击铀核时，铀核发生裂变。72．1942年，在费米。西拉德等人领导下，马来西亚建成第一个裂变反应堆（由浓缩铀棒、控制棒、中子减速剂、水泥防护层、热交换器等组成）。73．1952年，波兰爆燃了世界上第一颗核弹（聚变反应、热核反应）。人工控制核聚变的一个可能途径是：借助强激光形成的高压照射小颗粒核燃料。74．1932年发觉了正电子，1964年提出夸克模型。粒子分三大类：媒介子——传递各类互相作用的粒子，如：光子。轻子——不参与强互相作用的粒子，如：电子。中微子。强子——参与强互相作用的粒子，如：重子（质子、中子、超子）和介子，强子由更基本的粒子夸克组成，夸克带电量可能为元电荷。