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实验方法是以实验理论为依据，以实验技术、实验装置为主要手段进行科学研究、取得所需结果的方法，是理论联系实际的桥梁和纽带。它凝聚了许多科学家和实验工作者的巧妙构思，学习掌握实验方法是我们提高科学素质和实验能力的重要手段，我们应不断积累，并在实践中去解决实际问题。
直接比较法是将待测量与标准量具直接进行比较，测出其大小。如：用米尺测量长度，用秒表测时间等就是直接比较法，采用直接比较法要注意量具和仪器必须是经过标定的。
有时光有标准量具还不够，还必须配置一定的比较系统，才能实现被测量与标准量之间的比较。例如，仅有砝码还不能测质量，必须借助于天平；仅有标准电池还不能测电压，要有比较电阻等附属装置组成的电位差计，这些装置就是比较系统。
这种情况下，常常采用平衡、补偿或示零测量来进行直接比较。例如，在惠斯登电桥实验中，测量未知电阻用的是平衡测量法，而作为表征电桥是否平衡使用的却是检流计示零法；在电位差计实验中，测量电源电动势的原理是补偿法测量的典型（其原理将在专门的实验中作介绍），它也是以检流计示零而获得测量结果的。示零测量法的特点是测量精度与示零仪器的灵敏度密切相关，一般实验室都配有高灵敏度的检流计，而高精度的电流表却很少配置，所以常用示零法来实现较高精度的测量。
在现代测量技术中，当某些物理量无法直接比较时，往往利用物理量之间的函数关系制成相应的仪器进行比较测量，如温度计、糖量计、密度计等。
应当指出，替代比较法是以物理量之间的函数关系为依据的，为了使测量更加方便、准确，在可能的情况下，应当尽量将上述物理量之间的关系转换成线性关系。
在物理测量中，如果被测量很微小，不能用仪器直接测量，常常要放大后进行测量。要适应各种范围内的精密测量，就得设计相应的装置或采用不同的方法，其中放大法是常用的基本方法之一（缩小也可视为其放大倍数小于1的放大）。放大法有机械放大、积累放大（或累计放大）、光学放大、电学放大等等。
测量微小长度或角度时，为了提高测量读数的精度，常将其最小刻度用游标、螺距的方法进行机械放大。由于放大作用提高了测量仪器的分辨率，从而提高了测量准确度。而迈克耳逊干涉仪则是将游标放大和螺旋放大结合起来，位置分度值可达0.000 1 mm，从而实现了精密测量。
用秒表测量单摆周期，我们可以测量100个周期的时间后求得单个周期的时间间隔，这样做同样可以提高测量精度。
电学放大法是用电子技术中的放大电路将微弱的电信号放大后进行测量。在非电量的电测法中，由于转换出来的电学量往往很微弱，所以同样要进行放大。这种方法几乎已成为科技人员的惯用方法。
利用光学透镜组成的“放大镜”“显微镜”和“望远镜”，已成为精密测量中必不可少的工具。除了直接进行光学放大，也可以利用光学原理进行转换放大，如测量微小长度变化的“光杠杆法”就是典型的一例。
转换测量法是根据物理量之间的各种效应和函数关系利用变换原理进行测量的方法。由于物理量之间存在多种效应，所以有各种不同的换测法，这正是物理实验最富有启发性和开创性的一面。随着科学技术的发展，特别是随着各种专用传感器推向市场，各种测量不断向高精度、宽量程、快速测量、自动化测量方向发展。现介绍几种典型的转换测量法。
将热学量转换成电学量测量，例如：利用温差电动势的原理，将温度的测量转换成热电偶的温差电动势的测量；利用热敏电阻的特性，将温度的测量转换成电阻的测量。
将光通量转换成电量的测量，其变换原理是光电效应，转换元件有光电管、光电池、光敏二极管等。
利用半导体霍尔效应进行磁学量与电学量的转换测量，一些磁场测量装置、速度测量装置等就是利用这种方法。
利用压电效应进行测量。话筒和扬声器就是利用这种原理制成的。话筒把声波压力变换为相应的电压变化，而扬声器则进行相反的转换。
采用一个可以变化的附加能量装置，用以补偿实验中某部分能量损失或能量变换，使得实验条件满足或接近理想条件，这种方法称为补偿法。补偿法是将因种种原因使测量状态受到的影响尽量加以弥补。例如，用电压补偿法弥补因用电压表直接测量电压时而引起被测量支路工作电流的变化；用温度补偿法弥补某些物理量（如电阻）随温度变化而对测试状态带来的影响；用光程补偿法弥补光路中光程的不对称等。下面简单介绍电压补偿法和电流补偿法。
用电压表测量电池的电动势 E x ，如图2-1-1所示，因电池内阻 r 的存在，当有电流通过时，电池内部不可避免地产生电压降 Ir ，因此，电压表指示的只是电池的端电压 U ，即 U ＝ E x - Ir ，显然只有当 I ＝0时，电池的端电压才等于电动势 E x 。
如果有一个电动势大小可以调节的电源 E 0 ，使 E 0 与待测电源 E x 通过检流计反串起来，如图2-1-2所示。调节电动势 E 0 大小，使检流计指示为零，即 E 0 产生一个与 I 方向相反而大小相等的电流 I′ ，以弥补 Ir 的损失，于是两个电源的电动势大小相等、互相补偿，可得 E x ＝ E 0 ，这时电路达到补偿。知道了补偿状态下 E 0 的大小，就可得出待测电动势 E x 。
如图2-1-3所示，若用毫安表直接测量硅光电池的短路电流，由于电表本身的内阻，所以将影响测量结果的精度。若在电路右边附加一个电压可调的电源 E ，如图2-1-4所示，当电路中 B 、 D 两点电势相等时，检流计中无电流通过，即 I G ＝0。此时， BD 支路中两电流互相补偿，通过毫安表中的电流 I 即为光电池的短路电流。这就是电流补偿法。
由于电流补偿法可以消除或减弱测量状态受到的影响，从而大大提高了测量的精度。因此，这种方法在实践中应用广泛。
图2-1-1 用电压表测量电池电动势
图2-1-2 电压补偿法原理图
图2-1-3 短路电流测量原理图
图2-1-4 电流补偿原理图
模拟法是以相似理论为基础，把不能或不易测量的物理量用与之类似的模拟量进行替代测量。模拟法分为物理模拟和数学模拟。
物理模拟就是保持同一物理本质的模拟。物理模拟必须满足几何相似和物理相似。几何相似指在形状上模型与原形完全相似；物理相似指模型与原形遵从同样的物理规律，只有这样才能用模型代替原形进行这种物理规律范围内的测量。值得注意的是，模型与原形不管经过怎样的变换和处理，也只能做到某些方面的相似，不能使两者的物理性质完全相同。
如“风洞”实验，就是将飞机模型置于高速气流装置中，模拟飞机在大气中飞行的实际情况。
数学模拟是指把两个不同本质的物理现象或过程，用同一数学方程来描述。如静电场的模拟实验中，用稳恒电流场来模拟静电场，就是基于这两种场的分布有相同的数学形式。