Los descubrimientos científicos se realizan mediante el proceso de experimentación. La física, que es el estudio de la energía y la materia, no es diferente. El conocimiento que promueve la ciencia de la física se obtiene siguiendo el método científico, que incluye la realización de experimentos para probar una hipótesis. La mayoría de las veces, estos experimentos se realizan en un laboratorio de física, más comúnmente llamado laboratorio de física. Los laboratorios de física también son utilizados por estudiantes que aprenden sobre la ciencia a través de demostraciones en un laboratorio de física.
La física se ocupa principalmente de cómo el movimiento, la luz, el calor y la fuerza interactúan con la energía y la materia, por lo que un laboratorio de física tiene una variedad de instrumentos que se utilizan para realizar este tipo de experimentos. Suelen estar equipados con elementos de peso y medida, como vasos de precipitados de vidrio, tubos de ensayo y balanzas. Además de los elementos de peso y medida, se utilizan muchos otros elementos, como lámparas de calor, lentes, imanes, planos inclinados, bolas, péndulos y cualquier tipo de elemento que un científico necesite para realizar su experimento.
Las disciplinas dentro del amplio paraguas de la física son la óptica, la electricidad y el magnetismo, la mecánica, la acústica, la física nuclear y moderna y la termodinámica. Dentro de estas disciplinas hay más de 20 subdisciplinas, como astrofísica, biofísica, geofísica y física nuclear. Debido a esta amplia gama, un laboratorio de física también puede tener equipos más sofisticados, como espectroscopios, electroimanes, telescopios y microscopios.
El diseño y la función de un laboratorio de física ha cambiado a lo largo de los años. Con la invención de las computadoras y el software informático altamente sofisticado, los laboratorios de física modernos permiten a los científicos ejecutar complicadas simulaciones por computadora como parte de experimentos de laboratorio. Las simulaciones por computadora brindan al científico las herramientas para simular eventos reales, a diferencia de un experimento de laboratorio tradicional que solo simula conceptos que necesitan una aplicación del mundo real para tener sentido. Las simulaciones se ejecutan mediante la creación de modelos matemáticos precisos de eventos que se pueden estudiar.
El uso de simulaciones por computadora ha creado una dicotomía en el campo de la física. Aquellos que usan las simulaciones para probar sus hipótesis se denominan físicos teóricos, mientras que aquellos que eligen realizar experimentos de física clásica en un laboratorio de física se denominan físicos experimentales. Hasta el siglo XXI, los físicos experimentales han tenido el mayor éxito, pero a medida que la tecnología crece, los modelos informáticos y las simulaciones se han vuelto más precisos, lo que ayuda a los físicos teóricos a tener más éxito. Aunque hay dos escuelas de pensamiento, ambas son importantes para el avance de la física, porque muchas veces un experimentalista encontrará fenómenos inexplicables que pueden explicarse en colaboración con un teórico.