Фізичне дослідження — це цілеспрямоване отримання нових знань про фізичні тіла або явища.
Основні етапи фізичних досліджень:
Зазвичай фізичне дослідження починається зі спостереження, коли дослідник спостерігає за явищем, не втручаючись у його перебіг.
Якщо результати спостережень повторюються, то дослідник на основі отриманих даних робить висновки.
Однак далеко не завжди висновки, одержані за допомогою спостережень, є істинними.
Дослідник аналізує побачене під час спостережень, а потім висуває гіпотезу — робить певне припущення, пов’язане з досліджуваним явищем.
Далі дослідник проводить експеримент, за допомогою якого перевіряє гіпотезу.
Експеримент (дослід) — це дослідження фізичного явища в умовах, які перебувають під контролем науковця.
Завдяки гіпотезі та її експериментальній перевірці дослідник отримує нове знання.
Проведення деяких експериментів не потребує багато часу, але інколи пошуки істини тривають століттями. Наведемо приклад.
Із повсякденного досвіду філософи Стародавньої Греції зробили висновок, що важчі предмети завжди падають швидше, ніж легкі. І тільки через майже дві тисячі років італійський учений Ґалілео Ґалілей висунув гіпотезу про те, що час падіння тіл не залежить від їх маси і, якби не було опору повітря, усі тіла падали б однаково.
За легендою, для підтвердження своєї здогадки вчений провів дослідження, використавши для цього відому Пізанську вежу. З вершини цієї споруди він кидав предмети (мушкетну кулю й гарматне ядро), на рух яких опір повітря впливає незначно. Результати експериментів підтвердили гіпотезу вченого: обидва предмети досягали землі практично одночасно.
Інтерактивна симуляція "Фізика в школі" (Вільне падіння)
Більш точні експерименти здійснив видатний англійський учений Ісаак Ньютон. Проте Ньютон не обмежився підтвердженням висновків Ґалілея.
Проаналізувавши одержані дані та зробивши необхідні обчислення, тобто провівши теоретичні дослідження, І. Ньютон припустив, що падіння тіл на поверхню землі та обертання планет Сонячної системи навколо Сонця підкорюються одному закону. Щоб обґрунтувати це твердження, вчений знову звернувся до математики. У результаті Ньютон відкрив закон всесвітнього тяжіння — створив нове знання.
Інтерактивна симуляція "Фізика в школі" (Трубка Ньютона)
З часів Ґ. Ґалілея та І. Ньютона основними методами здобуття нових знань стали експериментальний і теоретичний методи. Сучасні експериментальні дослідження неможливо уявити без спеціально сконструйованих складних приладів. У розробленні нових теорій беруть участь сотні вчених, для теоретичних розрахунків застосовують надпотужні комп’ютери.
Однак і в наші дні основні етапи отримання нових знань (спостереження — гіпотеза — експеримент) залишаються незмінними.
Світ навколо нас безперервно змінюється. Тіла переміщуються одне відносно одного, деякі з них зіштовхуються і, можливо, руйнуються, з одних тіл утворюються інші... Перелік таких змін можна продовжувати й продовжувати — недарма ще давньогрецький філософ Геракліт (бл. 544–483 рр. до н. е.) зауважив: «Усе тече, усе змінюється».
Зміни в природі вчені називають природними явищами.
Щоб краще зрозуміти складні природні явища, учені розглядають їх як сукупність фізичних явищ.
Фізичні явища — явища, які можна описати за допомогою відповідних фізичних законів.
| Фізичні явища | Приклади |
| Механічні |
|
| Теплові | 
|
| Електромагнітні | 
|
| Звукові | 
|
| Світлові | 
|
У більшості випадків явища, які відбуваються в природі являють собою сукупність різних фізичних явищ.