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Ein wichtiges Ziel der Physik ist das Anwenden physikalischer Gesetze zum Lösen von Aufgaben und Problemen, z. B. zum Erklären und Voraussagen von Erscheinungen, zum Berechnen von Größen oder zum Konstruieren technischen Geräte. Dabei gibt es immer wieder bestimmte Schritte, die durchlaufen werden müssen.

* um 287 v.Chr. Syrakus
† 212 v.Chr. Syrakus

Er war ein bedeutender griechischer Mathematiker, Physiker und Erfinder, gewann viele seiner Ergebnisse auf experimentellem Wege und wandte sie auch an. Er schuf die Grundlage der Statik und Hydrostatik und fand das Hebelgesetz.

* 384 v. Chr. Stagira
† 322 v. Chr. Chalkis

Er war ein griechischer Gelehrter der Antike, systematisierte das Wissen seiner Zeit, begründete u. a. die Botanik, die Zoologie, die Logik und das Staatsrecht als Wissenschaften. ARISTOTELES war ein universeller Gelehrter und einer der bedeutendsten Denker des Altertums. Er war Erzieher ALEXANDER DES GROSSEN.

Beim Lösen von experimentellen Aufgaben ist es erforderlich, den Wert physikalischer Größen und speziell von Konstanten und Zusammenhängen zwischen physikalischen Größen auf experimentellem Wege zu ermitteln. Dabei werden im Wesentlichen die Schritte gegangen, die für ein Experiment charakteristisch sind:

• Vorbereitung des Experiments einschließlich Entwicklung der Experimentieranordnung,
• Durchführung des Experiments
• Auswertung des Experiments einschließlich Fehlerbetrachtungen oder Fehlerrechnung.

Beim Lösen bestimmter Aufgaben (Zusammensetzung oder Zerlegung von Kräften, Zusammensetzung von Geschwindigkeiten, Zusammensetzung von Wegen) werden die physikalischen Sachverhalte in einer maßstäblichen Zeichnung dargestellt und das Ergebnis durch geometrische Konstruktion ermittelt. Aus der geometrischen Konstruktion können dann weitere Folgerungen gezogen werden. Allgemein eignet sich dieses Verfahren bei vektoriellen Größen.

Beim Lösen solcher Aufgaben werden physikalische Zusammenhänge in Diagrammen dargestellt und diese Diagramme unter physikalischen Gesichtspunkten ausgewertet.

Beim Lösen physikalischer Aufgaben durch inhaltlich-logisches Schließen werden die Eigenschaften proportionaler Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen zum Ermitteln des Ergebnisses angewendet. Häufig müssen auch noch Werte physikalischer Größen unter Nutzung der physikalischen Bedeutung der Größe interpretiert werden.

Das Lösen von Aufgaben oder Problemen ist eine für die Physik charakteristische komplexe Tätigkeit. Es dient einerseits der Gewinnung neuer Erkenntnisse, andererseits der Anwendung und damit der Festigung von Wissen und Können. Je nach ihrem Charakter unterscheidet man verschiedene Arten von Aufgaben. Für jede dieser Aufgabenarten lassen sich typische Lösungsschritte angeben. Für ein und dieselbe Aufgabe gibt es nicht selten unterschiedliche Lösungswege.

Beim Lösen solcher Aufgaben werden physikalische Gesetze in Form von Gleichungen genutzt und mathematische Verfahren und Regeln angewendet. Das betrifft insbesondere Verfahren zum Lösen von Gleichungssystemen, zum Umformen von Gleichungen sowie die Anwendung der Analysis.

Um Körper, Stoffe, Vorgänge oder Zusammenhänge beschreiben, vergleichen und charakterisieren zu können, nutzt man physikalische Begriffe. Allgemein versteht man unter einem Begriff eine gedankliche Widerspiegelung einer Klasse von Objekten (Körper, Stoffe, Vorgänge usw.) aufgrund ihrer gemeinsamen Merkmale.
Damit jeder unter einem Begriff ein- und dasselbe versteht, werden Begriffe in der Physik eindeutig definiert. Dadurch unterscheidet sich die Fachsprache auch von der Umgangssprache

Begründen ist eine sprachlich-kommunikativ orientierte Tätigkeit. Beim Begründen wird ein Nachweis geführt, dass eine Aussage richtig oder zweckmäßig ist. Dazu müssen Argumente, z. B. Beobachtungen, Gesetze, Eigenschaften von Körpern und Stoffen, angeführt werden.

Beobachten ist meist eine Erkenntnistätigkeit. Beim Beobachten werden gezielt Erscheinungen in der Natur mit Sinnesorganen wahrgenommen, um deren Eigenschaften, Merkmale, räumliche Beziehungen oder zeitlichen Abfolgen sowie Veränderungen in den Erscheinungen zu erkennen. Zum Teil werden auch technische Geräte (z. B. Fernrohre, Mikroskope, Lupen) als Hilfsmittel für die Beobachtung genutzt.

Beschreiben ist meist eine Erkenntnistätigkeit. Beim Beschreiben wird mit sprachlichen Mitteln zusammenhängend und geordnet dargestellt, wie ein Gegenstand oder eine Erscheinung in der Natur beschaffen ist, z. B. welche Eigenschaften ein Körper besitzt, wie ein Vorgang abläuft, wie ein technisches Gerät aufgebaut ist. Dabei werden in der Regel äußerlich wahrnehmbare Eigenschaften der Erscheinung oder des Gegenstandes dargestellt.

Das Beschreiben des Aufbaus und das Erklären der Wirkungsweise technischer Geräte ist eine für die Physik charakteristische Tätigkeit. Dabei geht es einerseits um die Darstellung der für die Wirkungsweise wesentlichen Teile, andererseits um das Zurückführen der Wirkungsweise auf physikalische Gesetze, deren Wirkungsbedingungen im Aufbau realisiert sind.

Definieren ist eine Tätigkeit, die eng mit physikalischen Begriffen, speziell mit Größen, verbunden ist. Beim Definieren wird ein Begriff durch die Festlegung wesentlicher, gemeinsamer Merkmale eindeutig bestimmt und von anderen Begriffen unterschieden. Wichtig ist dabei, dass eine Definition zweckmäßig sein muss und nicht im Widerspruch zu anderen Festlegungen stehen darf.

Denk- und Arbeitsweisen der Physik sind all jene für die Physik und die Tätigkeit des Physikers charakteristischen Herangehensweisen, die das Wesen dieser Naturwissenschaft ausmachen.
Dazu gehören das Definieren von physikalischen Größen und Einheiten einschließlich Festlegungen zu einem einheitlichen Einheitensystem, das Erkennen und Anwenden physikalischer Gesetze, das Lösen von Aufgaben und Problemen sowie solche charakteristischen Tätigkeiten wie das Beobachten, Beschreiben, Vergleichen, Messen, Experimentieren, Interpretieren, Erklären und Voraussagen.

Zur Veranschaulichung von Zusammenhängen, zur Untersuchung von Verläufen oder zur Darstellung von Abhängigkeiten werden in vielen Bereich von Wissenschaft und Technik Diagramme genutzt. Wichtige Arten von Diagrammen sind Kreisdiagramme, Säulendiagramme (Balkendiagramme) und Liniendiagramme. Eine spezielle Form sind Energieflussdiagramme. Aus Diagrammen lassen sich wichtige Aussagen ableiten. Das ist an Beispielen dargestellt.