1.2 大学物理实验的基本要求
科学的发展历史已经证明：科学的理论来源于科学的实践，并指导我们的实践；科学理论要受到实践的检验，并在实践中不断地得到修正、补充和完善。对于科学研究来讲，科学实验是最重要、最基本的实践活动。而且随着社会的发展和研究的深入，科学实验的重要性和基本性将会越来越突出。
科学实验是根据研究目的，通过积极的构思，利用科学仪器设备等物质手段，人为地控制和模拟自然现象，使自然过程或生产过程以比较纯粹的或典型的形式表现出来，从而在有利条件下，探索自然规律的一种研究方法。
科学实验的主要任务，是研究人类尚未认识或尚未充分认识的自然过程，发现未知的自然规律，创立新学说、新理论，研发新材料、新方法、新工艺，为生产实践提供科学的理论依据，促进生产技术的进步和革命，提高人们改造自然的能力。
物理理论的建立也遵循这一过程，是通过由物理实践到物理理论，再由物理理论到实践的辩证过程建立和发展起来的。通过对物理学历史地、全面地考察可以发现，物理学本质上是一门实验科学。首先，物理概念的建立、物理规律的发现依赖于物理实验，是以实验为基础的，物理学作为一门科学的地位是由物理实验予以确立的；其次，已有的物理定律、物理假说、物理理论必须接受实验的检验，如果正确就予以确定，如果不正确就予以否定，如果不完全正确就予以修正。例如，普朗克在黑体辐射实验的基础上提出了能量子概念；爱因斯坦通过分析光电效应现象提出了光量子；伽利略用新发明的望远镜观察到木星有 4 颗卫星后，否定了地心说；杨氏双缝干涉实验证实了光的波动假说的正确性。可以说，物理学的每一次进步都离不开实验。
在进行物理实践的过程中，由于所涉及的研究对象、实践的目的、采用的研究方法、获得的结论的层次等方面特征的不同，我们通常将物理学的实践活动分为观察和实验两种基本类型。下面简述其概念和特征。
1.观察
所谓观察，就是对自然界中发生的某种现象，在不改变其自然条件的情况下，按照原来的样子加以研究的过程。比如，我们对天空观察后发现，晴朗无云的天空是蓝色的；通过对气候的观察发现，一年可以分为春、夏、秋、冬四季。观察的特征是：
（1）现象是在自然状态下发生的，通常没有人为限制。因此，一般地讲，观察这种实践活动是简便易行的，是一种可以经常进行的实践活动，也是对现象进行深入研究的基础。在科学实践中，养成观察的习惯，掌握观察的方法，对一位科学研究者来说是极其重要的素质之一。
（2）一般来讲，影响自然现象的因素是多而复杂的，通过观察一般只需对现象做定性研究，即了解影响现象的主要因素及大致关系，其研究是不够准确、不够深刻的。
2.实验
所谓实验，则是在人工控制的条件下，抑制次要因素，突出主要因素，使现象能够向着更加直接、更加单纯的方向进行，并能反复重演，从而借助仪器设备对影响现象的因素进行测量的研究过程。实验的特征是：
（1）可以按照研究的需要和目的人为地简化和控制现象发生和进行的条件，其目的是为了突出主要因素，排除或减少次要因素的干扰和影响，使过程的进行更直接、更纯粹，以获得明确的结果。可见，实验也是物理学中一种重要的研究方法，实验对物理学的发展起着十分重要的作用，过去是这样，现在是这样，将来也一定是这样。比如，伽利略用落体实验驳倒了亚里士多德的“重的物体落得快，轻的物体落得慢”的说法，他在斜面实验的基础上指出：力不是维持运动的原因，物体的运动不需要力来维持。我们知道是伽利略开创了物理学的实验方法，也正是因为实验方法的引入才使物理学真正成为一门科学。牛顿“最伟大的宇宙定律”的正确性，是因为它能计算出哈雷彗星的运行周期（约76年），解释了潮汐现象，指出了（当时）太阳系中还应有所谓冥王星、海王星的存在。伟大的詹姆斯·克拉克·麦克斯韦于1864年将电和磁“合”在了一起，把描述电学规律和磁学规律的关系式总结为优美的麦克斯韦方程组，他由此预言了电磁场和电磁波，指出光是一种电磁波。而这一结论的正确性是在经过了24年——也是麦克斯韦逝世（1879年）9年之后的1888年，才由赫兹实验向世界宣布的。
我们现在的粒子物理学理论是以物质的夸克模型为基础的，即是说，如果找不到这6种组成物质的夸克——上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克，或者说，即使找到了其中的5个，粒子物理学的现行理论也将重建。因此，从1964年提出夸克模型之后，许多著名的物理学家都开始致力于寻找夸克的工作。到1976年，就已经找到了前5种夸克，而顶夸克却不见踪迹，但科学家们并不气馁。幸运的是，在1993—1994年间，科学家们终于找到了顶夸克的踪迹，1995年3月2日美国科学家正式向世界宣布了顶夸克已被捉到。此外，值得一提的是，世界科学界最崇高的奖励——诺贝尔奖，一般都授予与实验有关的科学发现。
（2）实验需要对现象进行定量研究。实验一般都需要对影响现象发生的因素进行测量，以获得较为精确的结论或规律。现在，几乎所有物理问题最终都要被定量化。正因为如此，物理学才成为一门定量的、精确的科学。物理学家们在长期的研究实践中，不仅创造了巧妙而丰富的实践方法，而且在进行物理问题的定量化过程中，还创造了许多物理学特有的研究方法。所有这些，不仅对物理学，而且对自然科学的其他学科，以及工程技术和社会科学、社会生活等各个方面，都具有重要的作用和意义。
物理实验在探索和研究新科技领域，在推动其他自然科学和工程技术的发展中，同样起着重要的作用。自然科学迅速发展，新的科学分支层出不穷，但基础学科就是数学和物理两门，物理实验是研究物理测量方法与实验方法的科学，物理实验的实验技术和测量方法具有特殊的基本性和普遍性：力、热、电、光等所有的自然现象。其基本性是指它是其他一切实验的基础。同时，它还具有通用性——实用于一切领域，很多工程技术问题或研究课题，如果把它们分解开来，实质上就是一些物理问题。在工程技术领域中，研制、生产、加工、运输等过程都普遍涉及物理量的测量及物体运动状态的控制，这正是成熟的物理实验的推广和应用。现代高科技的发展，其设计思想、方法和技术也来源于物理实验，因此，物理实验也是工程技术和现代高科技发展的基础。
综上所述，对一个高等工科学校的学生来讲，不论专业如何，大学物理实验都是一门重要的基础课程。对所有高等工科学校的学生来讲，了解和掌握这些进行实验研究的方法和技巧，不仅对物理学理论的学习是重要的，而且对于后续课程的学习，尤其是对将来所从事的实际工作所需要具备的独立工作能力和创新能力等素质来讲，也是十分必要的，这是大学物理理论课不能做到也不能取代的。因此，大学物理实验应该是工科学生的一门独立且重要的必修基础课程。