Todas las ciencias y sus derivaciones han tomado el método científico como fundamento base de sus investigaciones. Pues el método ha proporcionado a la física excelentes resultados. Sin embargo, la física como ciencia posee un método experimental que se adapta al tipo de fenómeno u objeto de estudio. Pues en algunas ocasiones los experimentos no puede llevarse a cabo, la limitante tecnológica o intrínseca de los fenómenos dificulta el proceso. Naciendo así los experimentos mentales, planteados lógicamente y de manera rigurosa en la mente del investigador, pero apegados al método científico.  

Fases del método experimental:

1. Observación. El punto de partida son siempre los hechos o fenómenos físicos que la ciencia pretende explicar. 
2. Formulación de hipótesis. Los hechos en sí mismos no dicen nada. Ocurre, por ejemplo, que al aumentar la presión de un gas sucede otra cosa, pero no se sabe cómo relacionar entre sí los diversos factores que intervienen en ese fenómeno, como pueden ser la presión, la temperatura, el volumen, el tiempo.... De ahí que la siguiente fase consista en formular una hipótesis, es decir, una posible explicación que relacione entre sí dichos factores. Lo ideal es que esa hipótesis se exprese mediante una fórmula matemática.
3. Contrastación. La contrastación consiste en la experimentación, que es el medio que tenemos para confirmar la hipótesis planteada o desecharla. Por tanto, la manera de realizar la contrastación es la de efectuar un experimento. Se deben realizar experimentos para comprobar que la hipótesis se cumple no sólo en el caso que sirvió como punto de partida, sino también en otros nuevos.
4. Verificación. La experimentación, por tanto, es el medio para corroborar o refutar una hipótesis. Dependiendo de los resultados de la experimentación, las hipótesis se aceptan o se rechazan (verificación). Si la hipótesis es verificada, entonces se acepta como una ley de la naturaleza (al menos hasta que no sea desmentida por un nuevo experimento). Si no se verifica, se rechaza y se formula una nueva hipótesis.
5. Formulación de la ley correspondiente. Las hipótesis anticipan lo que se espera que ocurra en un experimento. Si la hipótesis es verificada, entonces se puede construir una ley, que es una generalización de la hipótesis a todo un ámbito de la realidad. Dicha "generalización" implica una "inducción".
Ejemplo: Suponemos que los cuerpos se atraen (hipótesis). Comprobamos, mediante varios experimentos, que varios cuerpos se atraen. Formulamos la ley de la gravitación universal.
6. Inclusión de la ley en una teoría. Diversas leyes pueden ser englobadas por otra ley de mayor rango que recibe el nombre de teoría .La teoría es un conjunto de leyes verificadas que intentan dar una explicación de cómo son las cosas, en general. Así, por ejemplo, la ley de la gravitación universal se inscribiría en la teoría de la mecánica clásica.