凌凡沉浸在“建模”、“動態分析”、“過程演化”的思維世界裡，感覺自已正逐漸構建起一套強大的理論武器庫。然而，物理畢竟是一門建立在實驗基礎上的自然科學，再精妙的模型和理論，若脫離了現實的檢驗，也無異於空中樓閣。這個機會，隨著新學期的第一堂物理實驗課，到來了。
實驗課教室不同於普通教室，長長的實驗臺上擺放著各種陌生的儀器：氣墊導軌、光電門、打點計時器、各種滑塊、砝碼、力感測器……空氣中瀰漫著金屬、潤滑油和一絲若有若無的靜電味道。同學們都顯得有些興奮和新奇。
這周實驗的主題是：“驗證牛頓第二定律”。
實驗原理很簡單：利用滑輪和細繩連線小車（質量與砝碼（質量，使砝碼的重力作為拉小車運動的合外力（F≈，需滿足＜減少誤差），透過打點計時器在紙帶上打出點跡，測量小車的加速度a。改變砝碼質量改變外力F）或小車質量測量多組a，驗證a與F成正比、與反比的關係。
鄭老師簡單講解了實驗步驟和注意事項後，便讓大家分組動手操作。
凌凡和趙鵬以及另一個女生分在一組。趙鵬躍躍欲試，搶先拿起砝碼往繩子上掛。“先來個重的！拉力大，跑得快，好測量！”
他掛上了一個50g的砝碼，然後鬆手。小車“嗖”地一下竄了出去，打點計時器在紙帶上打出一排稀疏的點跡。
“搞定！”趙鵬得意地扯下紙帶。
凌凡卻皺起了眉頭。他拿起紙帶，點跡又少又稀疏，幾乎無法精確測量位移。“這樣不行，”他搖頭，“點太稀，測量誤差太大。而且，”他指了指實驗原理，“要求＜我們小車質量才200g，你掛50g，0.25，已經不滿足‘遠小於’了，系統誤差會很大。”
趙鵬撓撓頭：“啊？這麼麻煩？那掛多少？”
“先掛個10g的試試。”凌凡說道，同時檢查氣墊導軌是否水平，細繩是否與導軌平行，儘量減少摩擦力和其他系統誤差。這些細節，都是理論課上強調，但極易被忽略的。
換上10g砝碼，小車運動平穩了許多，打點計時器在紙帶上打出了清晰而密集的點跡。
“太好了！”同組的女生負責記錄資料。
然而，在測量紙帶點距時，他們又遇到了問題。紙帶上點的間隔並不完全均勻，存在微小的波動。應該測量哪一段？怎麼測？
“取中間一段比較均勻的！”趙鵬建議。 “不行，”凌凡再次否定，“打點計時器打點頻率是固定的（50Hz），兩點間時間間隔T=0.02s是確定的。我們應該逐段測量位移，然後用逐差法計算加速度，這樣才能充分利用資料，減小偶然誤差。”
這是他在預習實驗報告時學到的方法。他耐心地解釋：測量連續相等時間間隔T內的位移x1, x2, x3..., 然後利用公式 Δx = aT2， a = (x4+x5+x6 - x1-x2-x3) / (9T2) 來計算a，可以抵消掉一些系統誤差。
趙鵬聽得頭大：“這麼複雜？直接拿最後一段位移算一下不行嗎？”
“那樣誤差大，不科學。”凌凡堅持道。他拿起刻度尺，小心翼翼地逐個測量點距，同組女生認真記錄。
資料處理過程更是繁瑣。計算位移差，代入公式，計算加速度a。然後改變砝碼質量（5g, 10g, 15g, 20g），保持小車質量不變，重複上述過程，得到多組F（≈）和a的資料。
接下來，保持拉力F不變（掛20g砝碼），透過在小車上加配重來改變質量220g, 240g, 260g, 280g），再次測量對應的加速度a。
整個實驗過程，充滿了各種意想不到的“小麻煩”：滑輪有點卡頓、紙帶偶爾打點不清晰、測量讀數時的估讀誤差、計算時的四捨五入……每一個環節都可能引入誤差。
當凌凡終於將所有資料整理好，準備繪製a-F影像和a-1/像時，他發現，資料點並沒有完美地落在一條直線上，而是分佈在直線兩側，存在一定的 scatter（分散）！
“看！我就說沒那麼準吧！”趙鵬指著那略微分散的資料點。
若是以前的凌凡，或許會感到沮喪，或者乾脆認為實驗失敗了。
但此刻，他看著那些並不完美但真實無比的資料點，心中湧起的卻是一種截然不同的感悟。
理論是理想的，而現實是充滿誤差的。
牛頓第二定律 F= 是一個簡潔完美的理論模型。它忽略了空氣阻力、忽略了滑輪的摩擦和質量、忽略了細繩的伸長、假設了打點計時器完全精準……而他們的實驗，則是在儘可能逼近但無法完全達到這些理想條件下進行的。那些分散的資料點，恰恰是各種現實因素（誤差）存在的證明！
他並沒有試圖去強行讓曲線穿過所有點，而是根據資料點的分佈趨勢，畫出了一條最優的擬合直線。
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