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在物理學發展的漫長歷程中，不論是在中國還是在外國，有不少人做過許多實驗或觀測，作過各種解釋，也提出過種種理論，還制造出不少種儀器。古巴比倫人曾用“日晷”和水鐘計時，發明了梁式天平;古希臘人阿里斯托芬有過用玻璃點火熔化石蠟的記述;歐幾里德記載過用凹面鏡聚焦太陽光的試驗;阿里斯塔克第一次測定了太陽、地球、月亮之間的相對距離。
特別要提出的是公元前2，3世紀，阿基米德除了做杠桿、滑輪等實驗以外，還做了浮力實驗，建立了浮力定律。他在《浮體》一文中曾這樣敘述：浸沒在水中的物體減少的重量等于它所排開的水的重量，漂浮物體在本身的重量中排除了水的重量。這是一個從實驗總結為理論的定量實驗，即迄今為止還被普遍使用的“阿基米德原理”。
而后，希臘人埃拉托斯特尼第一次測出了地球的大小。他計算的地球兩極的直徑與現在的數據很相近。希帕克和托勒密等進行過大量的天文觀測。羅馬人克里奧梅德斯做過光的折射實驗，他說，空容器底上的戒指正好被容器的邊沿擋住了視線，當容器注滿水時戒指就可見了。托勒密還系統地測量了光的入射角和反射角，將其結果列成一個表。阿拉伯人阿勒·哈增做過圓柱面鏡、球面鏡、錐面鏡的反射和折射實驗等。
我國古代也有許多關于物理實驗和應用的記載。例如《墨經》上記有小孔成像，平面鏡、凸面鏡、凹面境反射成像的大小，像的正倒與位置的關系等實驗。近年出土的湖北隨縣曾侯乙墓中的編鐘、編磬，說明戰國初期，我國的聲學及樂器制造已有非常高的造詣。漢代開始就有許多關于杠桿、滑輪應用的記載，如記里程車、“被中香爐”(一種常平支架)、張衡的地動儀等。東漢時期利用平面鏡組合，制造了開管式潛望鏡。《淮南子》中記述了用凹面鏡、陽燧等取火。漢代已有了天平式的驗濕器。之后，還有不少關于計時器、虹吸管的記載。唐代(僧)一行進行了大規模的測地工作。南唐的譚峭在《化書》中記述了雙凸、雙凹、平凸、平凹四種透鏡的成像。宋代的張世南做過桐油的表面張力實驗。宋朝的沈括造過渾儀、玉壺、浮漏、銅表等天文觀測及計時儀器，他還做了磁學、聲學、光學方面的儀器，最早發現了地磁偏角，這些均記載于《夢溪筆談》等著作中。13世紀，趙友欽在其《革象新書》的“小罅光景”中描述了一個大型的光學實驗，正確地說明了光源的大小、強度，小孔的大小、形狀，光源與小孔間的距離與成像大小及像的亮度之間的關系。元代的陳椿曾用蓮子、雞蛋和桃仁測量鹽水的濃度。清代更大規模的測地工作，首次把長度單位與地球經線聯系起來，定1800尺為1里，200里合地球經線1度，等等。我國歷代均有許多天文觀測儀器，而且有系統的觀測記錄。我國的地震記錄資料也是極豐富、珍貴的。
由上所述，不論是在外國還是在中國，已經做過大量的實驗工作。在系統的觀測和記錄，在人為的條件下重現物理現象，確定量度標準和量度儀器，制造實驗和觀測儀器等方面，都能夠稱得上是物理實驗，而且其中有些還是很卓越的。但是，這些實驗畢竟還是零星的，定量的實驗較少，而定性的實驗較多，大多數實驗沒有提升概括出理論，而大多只限于現象的描述，或者只作了一般的解釋而沒有形成系統的理論，即使形成了一些理論，也沒有再用實驗去檢驗它。
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