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在物理学方面，沈括研究了力学、声学、光学和磁学等现象
(1)在磁学方面，沈括在《笔谈》中指出，指南针是方家以磁石磨铁针，使铁针磁化而成。他记述了当时指南针的四种装置方式，即水浮法、置指甲上、置碗唇上、悬丝法，并比较了这四种方式的优劣，指出水浮多荡摇，置指甲或碗唇上易坠落，以悬丝最善，表明他对这四种方式进行过观察和实验。通过观察和实验，他发现磁针有指南的，也有指北的，指南的磁针并不总是指南，而是常微偏东。这是关于指北针和地球磁偏角的最早明确记载，早于欧洲一个世纪。
(2)在光学方面，沈括进行了凹面镜成象的实验。通过实验，他指出凹面镜照物，中间有一称为“碍”的地方，在此之内，照物得正象；在此点之上，照物无所见；在此点之外，照物得倒象，表明他已发现了凹面镜的焦点。对凸面镜和平面镜，他也作过细致和观察和研究，他指出，镜面凸，所照人面缩小，故镜面虽小而能全纳人面。
(3)在声学方面，沈括进行了声音共振实验。他用纸剪一小人，放在琴瑟的基音弦线上，拔动相应的泛音弦，则小人就会跳动；而拨动其他弦，则纸人不动。西方类似的实验，直至17世纪方出现。 此外，沈括对海市蜃楼、虹、雷电、乐律等，也都进行研究，并提出了自己的见解。 |
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