Physikalische Experimente werden verwendet, um physikalische Phänomene in kontrollierten Situationen zu beobachten, um Informationen über die Funktionsweise des Universums zu erhalten. Einige physikalische Experimente wurden viele Male durchgeführt und dienen zu Bildungszwecken, während andere zum ersten Mal durchgeführt werden und mehr Informationen über die Natur des Universums erhalten möchten. Ein Großteil der modernen Physik beschäftigt sich nur mit nicht überprüfbaren mathematischen Gleichungen, aber das Gebiet der Experimentalphysik ist integraler Bestandteil des weiten Feldes der Physik.
Physikstudenten von der frühen High School bis hin zu allen Phasen ihrer Ausbildung führen regelmäßig physikalische Experimente durch. In der Oberstufe dienen die Experimente meist dazu, den Schülern einfache physikalische Prinzipien zu demonstrieren und zu beweisen. Sie befassen sich im Allgemeinen mit allgemeinen Themen wie Schwerkraft oder Rotationsbewegung. Andere häufig angesprochene Themen sind Elektrizität und flüssige Bewegung.
Im College sind die meisten Physikkurse im Klassenzimmer mit Physiklabors gekoppelt. In solchen Praktika führen die Studierenden verschiedenste physikalische Experimente durch, die den im Unterricht erlernten Themen entsprechen. Im Allgemeinen sind diese Themen fortgeschrittener als die, die in High-School-Kursen gelehrt werden. Die Experimente sind entsprechend strenger und fortgeschrittener. Sie behandeln Themen ähnlich denen, die in der High School gelehrt werden, aber sie haben viel mehr Tiefe.
Physiker haben schon sehr lange theoretisiert und daran gearbeitet, ein mathematisches Modell des Universums zu erstellen. Die vorgeschlagenen mathematischen Erklärungen für physikalische Phänomene sind den Fähigkeiten der Wissenschaftler, sie experimentell zu verifizieren, in der Regel Jahrzehnte voraus. Einstein beispielsweise entwickelte 1906 bzw. 1916 seine Theorien der Speziellen Relativitätstheorie und der Allgemeinen Relativitätstheorie. Obwohl Teile dieser Theorien experimentell bestätigt wurden, gibt es immer noch Aspekte von ihnen, die nur in Form von mathematischen Gleichungen existieren.
Es wird immer kostspieliger, effektive physikalische Experimente durchzuführen, da die Studienobjekte entweder unglaublich klein oder unglaublich massiv sind. Zum Beispiel wurde der Large Hadron Collider konstruiert, um die Existenz des Higgs-Boson-Teilchens zu beweisen, indem er andere unglaublich kleine Teilchen kollidierte und die Ergebnisse der Kollision untersuchte. Die Kosten des Colliders belaufen sich, ohne die enorme Energiemenge, die für seinen Betrieb erforderlich ist, überhaupt in Betracht zu ziehen, in die Milliarden US-Dollar.
Der Large Hadron Collider ist trotz seiner Kosten ein hervorragendes Beispiel dafür, was genau ein physikalisches Experiment ist. Sein Zweck ist es, Teilchen zu kollidieren und zu beobachten, was aus der Kollision resultiert. Dies geschieht unter sehr kontrollierten Bedingungen – die gesamte Apparatur wird auf einer bestimmten Temperatur gehalten und die Partikel werden auf ganz bestimmte Geschwindigkeiten beschleunigt. Wie bei anderen wissenschaftlichen Experimenten ermöglicht der Large Hadron Collider Wissenschaftlern, ein Naturphänomen unter kontrollierten Bedingungen zu beobachten. Aus dem, was sie beobachten, können sie ihre eigenen Schlüsse ziehen.