Fizika proučava energiju i materiju, međudjelovanja te gibanja u prostoru i vremenu. Naziv potječe od grčke riječi fisis što znači priroda. U svojim početcima fizika se kao filozofska disciplina bavila uglavnom astronomijom. Danas je ona temelj svih prirodnih, tehničkih i biomedicinskih znanosti te proširuje vidike tražeći odgovore na pitanja poput onih o nastanku i građi svemira te građi materije.

Fizičari se služe promatranjem i mjerenjem, stvaranjem teorijskih modela te njihovom provjerom kroz eksperimente. Na taj način stvaraju nove predodžbe te otkrivaju zakone fizike koji omogućuju bolje razumijevanje materije i svemira te predviđanja njihovih promjena. Pritom se koriste uređajima vrhunske tehnologije, a njihova istraživanja često vode do novih tehnologijskih otkrića te se tako fizika i tehnologija međusobno podupiru.

Tehnike koje su razvili fizičari potiču razvoj drugih znanosti poput kemije, biologije i medicine te industrije (energetske, komunikacijske, računarske i dr.).

Kao nastavni predmet Fizika potiče razvoj kognitivnih sposobnosti te znanstvenog i stvaralačkog mišljenja. Učenici, u skladu sa svojim psihofizičkim razvojem i dobi, razvijaju sposobnosti objašnjavanja fizičkih pojava temeljenih na znanstvenim principima provođenja i vrednovanja eksperimenta ili istraživanja te interpretiranja znanstvenih podataka i činjenica. Budući da pruža temeljna i univerzalna znanja, uloga je fizike u prirodoznanstvenom opismenjavanju vrlo važna.

Prirodoznanstveno pismena osoba, uz deklarativno znanje, ima proceduralno i metakognitivno znanje koje može primijeniti na rješavanje problemskih situacija u novim i drugačijim okolnostima. Tako znanja i vještine povezane s razumijevanjem fizičkog svijeta pogoduju kreativnom i poduzetnom djelovanju pojedinca u svakodnevnom i profesionalnom životu što doprinosi njegovu cjelovitom razvoju. Stečeno znanje omogućuje odgovorno sudjelovanje u raspravama uz slobodno iznošenje i zastupanje vlastitih stavova pri donošenju odluka koje se odnose na život i rad u zajednici, čime zadobivaju poštovanje i stječu osobni integritet.

Njegovanjem kulturne baštine kroz razvijanje svijesti o znanstvenom doprinosu poznatih hrvatskih fizičara te pravilnom uporabom standardnog jezika i stručnog nazivlja doprinosi se identitetu Republike Hrvatske i osobnom identitetu pojedinca.

Poznavanje fizike i njezina povijesnog razvoja upućuje na globalnu povezanost znanstvenika, njihovih ideja i rezultata.

Učenik kao aktivni sudionik procesa učenja i poučavanja fizike razvija niz različitih sposobnosti i vještina kao što su opažanje, opisivanje, postavljanje pitanja, razmjenjivanje ideja, izvođenje pokusa, objašnjavanje, planiranje, postavljanje pretpostavki, mjerenje, obrada i prikazivanje podataka, rješavanje problema, zaključivanje, rasprava i kritičko prosuđivanje.

Kroz zajednički eksperimentalni rad i rad na projektima učenici razvijaju sposobnost timskog rada i suradnje te međusobno poštovanje uz uzimanje u obzir različitih mišljenja i potreba drugih.

Zanimljive teme iz života i povezanost sa životnim iskustvima, interesima, očekivanjima i znanjima te raznovrsnost sadržaja, mjesta i metoda poučavanja potiču interes i motivaciju učitelja i učenika.

Učenje i poučavanje provodi se izvan učionice, u laboratoriju, prirodi te tijekom posjeta zanimljivim objektima, resursima i ustanovama u poticajnom i sigurnom okružju te uz suradnju i otvorenost prema zajednici.

Predmet Fizika poučava se od sedmog razreda osnovne škole do četvrtog razreda gimnazije. U petom i šestom razredu osnovna znanja iz fizike usvajaju se kroz predmet Priroda koji je priprema za buduće predmete Fizika, Kemija i Biologija. Sadržaji iz predmeta Fizika usvojeni u osnovnoj školi proširuju se i produbljuju u gimnaziji uz opsežnije uvođenje matematičkog formalizma i eksperimenta.

Fizika obuhvaća iznimno širok skup spoznaja o prirodi i njezinim zakonitostima koje opisuje koristeći se različitim mjerljivim fizičkim veličinama i njihovim međuovisnostima. Fizika ujedinjuje skup dinamičkih znanja koja se razvijaju pomicanjem granica spoznaje kroz međuigru teorijskih pretpostavki i eksperimentalnih istraživanja.

Uz ostale prirodoslovne predmete usmjerena je na razvoj modernog i znanstvenog pogleda na svijet, ali istodobno i na izgradnju održivog stava prema okolišu. Fizika kod učenika razvija kritičko i sustavno razmišljanje istražujući različite probleme i pitanja iz širokog spektra polja i područja života.

Sadržaj predmeta Fizika podijeljen je na domene – ključne koncepte koji se prepoznaju u svakoj cjelini i temi. Usto što domene pokrivaju cjelokupna znanja u fizici, također se međusobno isprepliću te se zbog toga pojedine fizičke teme mogu obrađivati u više različitih domena.

Domene u predmetu Fizika izabrane su tako da se preklapaju s domenama prirodoslovlja. Uska veza između prirodoslovlja i fizike, temeljne prirodne znanosti, očituje se već i u sličnosti naziva domena. U Fizici su to: Struktura tvari (A), Međudjelovanja (B), Gibanje (C) te Energija (D).

Ovakav se izbor domena ne temelji na uobičajenoj tematskoj podjeli fizike na mehaniku, termodinamiku, elektromagnetizam i valove. Navedena klasična podjela ima dobru strukturu, no izrazito je sadržajno usmjerena te ne upućuje na povezanost i ispreplitanje tema što je obilježje svakog realnog problema. Nasuprot tomu, podjela na nove navedene domene implicira povezanost među sadržajima te navodi učenike na ideju jedinstva prirode i bolje razumijevanje međuovisnosti prirodnih fenomena.

Upitan da izabere samo jednu kratku rečenicu koju bi sačuvao za buduće naraštaje u slučaju uništenja ljudskog znanja, poznati američki nobelovac Richard Feynman ustvrdio je da bi to bio čestični model tvari – sva tvar sačinjena je od atoma. Počevši od ovog modela, učenik istražuje strukturu tvari u dva smjera, od atoma do makrosvijeta te od atoma do subatomskih čestica.

U jednom smjeru proučava na koji su način objekti iz svakodnevnog života sastavljeni od osnovnih građevnih elemenata: kako se atomi drže zajedno, koje sile postoje među njima, koja su različita stanja tvari te što uzrokuje različita svojstva tvari.

Krećući se u suprotnom smjeru, učenik proučava sastav i svojstva samih atoma. Ovaj smjer vodi ga u svijet elektrona, kvarkova, gluona i ostalih »čestica« koje se, po zakonima kvantne fizike, ponašaju posve drugačije od subjekata makroskopskog svijeta.

Nadalje, istražujući valna i čestična svojstva elektromagnetskog zračenja otkriva osnovna načela kvantne fizike. Učenik upoznaje značajke električnih i magnetskih pojava te još jedno neobično svojstvo tvari – da se može pretvoriti u energiju.

Unutar ove domene učenik proučava ideje povezane s pitanjima: Zašto tijela mijenjaju stanje gibanja?, Zašto padaju na Zemlju te Zašto se neka tijela privlače, a druga ne?. U tu svrhu učenik istražuje različita međudjelovanja tijela i čestica. Istražuje gravitacijsku silu koja djeluje između čestica zbog njihove mase i elektromagnetsku silu koja djeluje između nabijenih čestica. Opisuje jaku silu koja povezuje čestice unutar atomske jezgre te slabu silu koja uzrokuje nuklearne raspade i radioaktivno zračenje.

Kroz ovo istraživanje uči da je razumijevanje međudjelovanja važno za opis promjene gibanja tijela, kao i za predviđanje stabilnosti ili nestabilnosti sistema na bilo kojoj ljestvici. Privlačenje i odbijanje električnih naboja na atomskoj ljestvici vodi ga prema razumijevanju strukture, svojstava i načina transformacije tvari. Da bi opisao sile koje djeluju na udaljenosti, učenik se dotiče i osnovne ideje koja leži u jezgri svih međudjelovanja, ideje polja koje sadrži energiju i može ju prenijeti kroz prostor.

Gibanje je promjena položaja nekog tijela u vremenu, a u širem smislu to je koncept koji se odnosi i na zračenje i na polje te na sam prostor.

U ovoj domeni učenik opisuje gibanja s pomoću koncepata pomaka, brzine, akceleracije, zakona očuvanja, energije, količine gibanja te sudara tijela.

Učenik izučava tri osnovne vrste gibanja: translaciju, rotaciju i oscilacije. Za svaku vrstu razvija kinematički opis gibanja koji potom, preko Newtonovih zakona i sila koje uzrokuju gibanje, povezuje s dinamičkim opisom. Kroz ovo istraživanje zaključuje da klasična mehanika precizno predviđa promjene gibanja makroskopskih objekata te da ovaj opis mora izmijeniti na subatomskoj ljestvici ili pri brzinama bliskim brzini svjetlosti. Ovo ga vodi u svijet kvantne fizike i svijet specijalne teorije relativnosti.

Od prve Aristotelove definicije pa sve do danas energija je jedna od najraširenijih fizičkih veličina i pojam koji prožima sve grane fizike, ostale prirodne znanosti i tehniku. Energija se ne može stvoriti ili uništiti, može se jedino pretvarati u različite oblike.

U ovoj domeni učenik proučava energiju na dvije različite ljestvice. Na makroskopskoj ljestvici istražuje njezine različite manifestacije putem brojnih fenomena kao što su gibanje, svjetlost, zvuk, električno i magnetsko polje te unutarnja energija i toplina. S druge strane traži njezino dublje razumijevanje izučavajući je na mikroskopskoj ljestvici, na kojoj se energija manifestira kao zbroj potencijalnih i kinetičkih energija čestica ili kao energija pohranjena unutar polja sila. Ovaj koncept odvodi ga na elektromagnetsko zračenje, fenomen prijenosa energije spremljene u polju.

U ovoj domeni učenik proučava i ostale prijenose energije putem tvari te s pomoću mehaničkih valova. Posebnu pozornost posvećuje zakonu očuvanja energije kao temeljnom principu za razumijevanje svemira i svijeta oko nas.