实验在中学物理占有非常重要的地位，这是因为在物理学中，概念的形成、规律的发现和理论的建立，许多都是以实验为基础的。实验或者引发了理论的建立，或者对新建立的理论进行检验。总之，物理学离不开实验，要学好物理就要做好实验。实验推动了物理学的发展伽利略研究自由落体运动的过程，开科学实验之先河，把实验的方法引入科学研究中。(请参考：伽利略生平及其科学方法)在电磁学研究中，法拉第在10年中坚持实验，为电磁感应定律的建立打下了基础。麦克斯韦在此基础上，对这个规律和其他电磁学实验成果进行分析，加上自己的假设，为其谱上了数学的“乐曲”，于年建立了完整的电磁场理论，并预言了电磁波。赫兹用实验证明了电磁波的存在。在20世纪中叶，以麦克斯韦电磁理论和其他科学成果为基础的无线电电子学，以前所未有的速度和规模改变了我们的生活。（请参考：物理基础要点：电磁场和电磁波）研究质子、中子、电子及其他各种粒子的物理学分支叫作粒子物理学。在粒子物理学中有一个物理量叫作宇称。物理学家们曾经认为粒子经历的各种过程中宇称都是守恒的。年，杨振宁和李政道通过对一些现象的分析，认为一个过程中如果只有强相互作用和电磁相互作用，宇称的确守恒；但是，如果是弱相互作用的过程，例如发射β射线的过程，宇称并不守恒。这个论断引起了物理学家们的广泛注意。年后期至年年初，吴健雄和她的同事们一起设计实验（图实-1），通过统计钴60同位素在β衰变时向各个方向发射的电子数，证明了这个过程中宇称真的不守恒。她除了用实验证实宇称不守恒外，还用实验证实了电磁相互作用与弱相互作用的密切关系，对后来电、弱统一理论的提出起了重要作用。今天，物理学中的许多学说还在等待实验的证实或否定。物体与物体之间有万有引力。如果一个物体振动或者旋转，或者有规律地变形，会不会有引力波传播出去？这是一个很自然的想法。实际上，早在年，爱因斯坦就根据他的广义相对论认为应该存在引力波。后来，物理学家们又进行了理论研究，对引力波的性质作了预言。这些预言要成为科学真理，必须有充分的实验证据。然而，引力波非常微弱，又很难接收，验证起来十分困难。20世纪70年代初，韦伯首创用铝棒做“天线”接收天体辐射的引力波。为了提高灵敏度，“天线”重达数吨，为了排除干扰，“天线”置于－℃左右的超低温环境中。当时参加工作的有十几个小组，但只有韦伯宣称观测到了可能是来自其他天体的引力波信号。其后不断有人重复这个实验，但都没有肯定的结果。20世纪70年代初，韦伯首创用铝棒做“天线”接收天体辐射的引力波。为了提高灵敏度，“天线”重达数吨，为了排除干扰，“天线”置于－℃左右的超低温环境中。当时参加工作的有十几个小组，但只有韦伯宣称观测到了可能是来自其他天体的引力波信号。其后不断有人重复这个实验，但都没有肯定的结果。20世纪70年代末，泰勒等人观测围绕共同质心高速转动的双星，发现转动的周期在慢慢地变化，推测这可能是它们辐射引力波时失去了能量造成的。直到年，科学家用激光干涉仪代替铝棒作为“天线”，建成了引力波激光干涉仪探测装置，才首次探测到了来自于双黑洞合并的引力波的信号。我们常说“实验是物理学的基础”，这话有两方面的意思：一方面，实验和观测不断向物理学提出新的问题；另一方面，物理学的假说、理论最终要接受实验和观测的检验。误差和有效数字在物理实验中经常需要测量。任何测量结果都不可能绝对准确。测量值跟被测物理量的真实值之间总会有差异，这种差异叫作误差（error）。由仪器直接读出的数据叫作直接测量结果。直接测量结果的误差来源于两方面。一是仪器本身的缺陷，例如刻度尺的刻度不够准确、天平两臂不严格等长；二是实验人员操作和读数的不准确，例如用停表计时，按下按钮的时刻总会稍有滞后或提前。又如，中学实验室中温度计的分度值为1℃，靠目测只能估计到分度值的1/10，肯定会有误差。通过改进仪器和谨慎操作，可以减小误差，但任何仪器的测量都不能完全消灭误差。偶然误差和系统误差人读仪表时，眼睛的位置可能稍向左偏或稍向右偏，电表指针由于轴上的摩擦，停下来的位置可能一次偏大、一次偏小。这些误差是由偶然因素造成的，叫作偶然误差（accidentalerror）。偶然误差的特点是，当多次重复测量时，偏大和偏小的机会比较接近，可以用取平均值的方法来减小偶然误差。系统误差（systematicerror）是由仪器结构缺陷、实验方法不完善造成的。例如，天平两臂不完全等长会造成系统误差；测量重力加速度时由于没有消除空气阻力等影响也会引起系统误差。系统误差的特点是，多次重复测量的结果总是大于（或小于）被测量的真实值，呈现单一倾向。绝对误差和相对误差假设用分度值为1mm的刻度尺测一段铜线的直径，读数为1.3mm。限于刻度尺的精确度，测量有一定的误差。若被测量铜丝直径的真实值为1.2mm，那么测量值与真实值之差则为1.3mm－1.2mm＝0.1mm物理学中把测量值与真实值之差，叫作绝对误差（absoluteerror）。除绝对误差之外，人们通常要考虑这个绝对误差是在测量多大的测量值时产生的，如果绝对误差相同，但测量值大，这个绝对误差在整个测量中所占的比例就小。物理学中把绝对误差与测量值之比，叫作相对误差（relitiveerror），即相对误差是一个比值，没有单位，通常用百分数表示。在上面的例子中，被测铜丝直径的相对误差是如果把铜丝密绕在木棒上，测量10圈铜丝的直径之和，由于用的是同一刻度来源：人民教育出版社高一物理教科书

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