一切自然科学都来自实践，都是在对自然现象观察的基础上从科学实验和生产实践中总结发展起来的。物理学的发展也是如此。但物理实验与物理观察和生产劳动并不完全相同。物理（科学）实验是人们根据研究的目的，运用科学仪器设备，人为地控制、创造或纯化某种自然过程，使之按预期的进程发展，同时在尽可能减少干扰客观状态的前提下进行观测，以探究物理过程变化规律的一种科学活动。观察是通过感官感受外部的各种刺激，形成对周围事物的印象。
     科学观察是有计划、有目的地对自然状态下的客观事物进行系统考察和描述的一种科学活动。科学实验与科学观察有共同点，即都是科学实践中搜集事实、取得经验的途径。但是两者间又有差异。首先，在实验中人们处于一种主动的地位，人们可以充分发挥主观能动性，控制条件、改变客观状态和进程，使自然现象的变化有利于得出规律性的认识；在观察中，人们处于一种被动的地位，人们只能等待自然现象按其本来的进程发展，对现象进行记录和研究。其次，实验结果是可以重复的，它不是简单的纯感性的活动，而是包括着深刻的理性思维。第三，观察常常是取得原始材料的基本方法。观察常是实验的前提，实验是观察的发展。观察是搜集自然现象所提供的东西，而实验是从自然现象中提取它所要的东西。恩格斯说过：“单凭观察所得经验，是决不能充分证明必然性的。”科学史也表明：只有依靠实验的方法，并借助理性思维，才能达到“必然性的证明”。
     由此可见，实验和观察是两种不同层次的认识手段，起着不同的作用。科学实验与生产劳动也有着本质的区别。前者以在科学理论指导下探索自然规律为主要目的，后者以直接改变自然、达到增加物质财富为目的，并不要求得到自然规律。虽然实验工作中也可以有劳动的成分，但它与生产物质财富的劳动有本质的不同。