Gümnaasiumi füüsika viis kohustuslikku kursust tuginevad põhikooli füüsika uuendatud ainekavale. Sarnaselt põhikooliga on ka gümnaasiumi ainekava eelnevaga võrreldes enam lahti kirjutatud. Ühelt poolt püütakse sellega vältida praegu kehtiva ainekava ebamäärasust, kus enamiku teemade konkreetne sisu sõltub peamiselt õpikukirjutaja subjektiivsetest arusaamadest. Teiselt poolt on senisest enam välja toodud teemade rõhuasetused, mis omakorda nõuab mõnevõrra pikemat õppesisu ja õpitulemuste sõnastust.
Uue ainekava kontseptsiooni aluseks on olnud 30-40 aktiivsema füüsikaõpetaja ühised seisukohad, mis formeerusid 2006. aastal tehtud arendustöö käigus Lähtel 21.04.2006 ja Tartus 13.05.2006, aga samuti aprillist juunini 2009 toimunud diskussioon (ca 10 koosolekut ja sadu lehekülgi e-kirju vastavas suhtluskeskkonnas). Kasutati ka aprillis 2009 läbi viidud e-küsitluse tulemusi (osalejaid ca 400). Põhiosas juba valminud ainekava arutas füüsikaõpetajate aktiiv (üle 100 õpetaja) Eesti Füüsika Seltsi poolt korraldatud sügisseminaril Voorel 07.11.2009 ja andis tehtule valdavalt kiitva hinnangu.
Kehtiva ainekavaga võrreldes on muutused õppesisus üpris suured, kuna senistes ainekavades domineerinud ülesehituslike printsiipide rakendamine oli muutunud võimatuks. Lisaks kohustuslike kursuste arvu vähenemisele ühe võrra oli (varem puudunud) sissejuhatava kursuse vajalikkus diskussioonis osalejate põhimassi jaoks muutunud ilmselgeks. Seetõttu tuli senise kuue kursuse materjal paigutada nelja kursusesse. Teemade järjestus pole enam füüsika valdkondade ajalooline tekkejärjestus (mehaanika, soojus, elekter, optika, aatomifüüsika, kosmoloogia). Uue ainekava kursuste järjestus lähtub kaasaegse füüsikalise maailmapildi võtmekomponentide omavahelistest seostest. Kõigepealt vaadeldakse füüsika olemust, meetodeid, üldmudeleid ja üldprintsiipe, seejärel kirjeldatakse kehade liikumist ja väljade toimet, füüsika energeetilisi rakendusi ning kõige lõpuks meeleelunditega vahetult tajumatut mikro- ja megamaailma füüsikat. Lisandunud on füüsika metodoloogiat terviklikult käsitlev sissejuhatav kursus Füüsikalise looduskäsitluse alused. Samas on see võimaldanud edaspidises piirduda viitamisega esimese kursuse vastavale osale. Lähtuvalt mehaaniliste mudelite kesksest rollist loodusnähtuste kirjeldamisel esineb omaette kursusena Mehaanika. Seniste elektromagnetismi ja optika kursuste fundamentaalsed teemad on koondatud uue ainekava Elektromagnetismi kursusesse. Elektrivoolu ja elektromagnetismi rakendusi vaadeldakse Energia kursuses koos energeetika üldprintsiipidega ning valikuga senistest soojusõpetuse teemadest. Mikro- ja megamaailma füüsika kursusesse on peamiselt koondatud kogu senine 12. klassi kursuste materjal, kõike vähemolulist paratamatult välja jättes.
Erinevalt kehtivast 2002.a. ainekavast on gümnaasiumi füüsika uues ainekavas oluliselt konkretiseeritud mitte ainult õpitulemusi vaid ka õpieesmärke. Senises ainekavas oli õpetuse esimeseks eesmärgiks see, et õpilane „omandaks alused nüüdisaegse põhjuslik-tõenäosusliku füüsikalise maailmapildi kujunemiseks.“ Uues ainekavas otsustati vältida niivõrd ebamäärast formuleeringut. Senises ainekavas seati eesmärgiks, et õpilane „teadvustaks teaduslike mõistete kujundamise viise ja meetodeid ning rakendaks neid uute teadmiste omandamisel.“ Selle jällegi suhteliselt ebamäärase formuleeringu asemel uue ainekava eesmärk 3 rõhutab selgesti mudelite tähtsust. Teaduslikud mõisted on ju ka vaid loodusnähtuste mudelid. Senise ainekava eesmärgid „süvendab vaatlus- ja eksperimenteerimisoskusi“ ning „süvendab mõõtmisvahendite kasutamise oskusi“ võtab laiemalt ning kaasaegsemalt kokku uue ainekava eesmärk 5 („oskus hankida, analüüsida ja töödelda infot“). Senises ainekavas seati eesmärgiks, et õpilane „säilitaks positiivse hoiaku füüsika kui õppeaine ja kultuurifenomeni suhtes“. Kuna uues ainekavas selgitatakse füüsika olemust ja eesmärke põhjalikult veel enne füüsikaga tegelemise juurde asumist, siis on negativismi genereeriv lähenemisviis (tegevus enne tegevuse mõtte mõistmist) – uues ainekavas kõrvaldatud. Spetsiaalset negativismiga võitlemise eesmärki pole enam vaja. Samuti pole uues ainekavas senise ainekava eesmärki „tutvub ideede «draamadega» ja isiksuse osaga füüsika arengus“, sest aprillis 2009 läbi viidud arvamusküsitluse kohaselt hinnatakse füüsika ajaloo tutvustamist füüsikaõppe eesmärgina kõige vähem.
Füüsika ainekavas taotletakse lisaks loodusteaduslikule pädevusele senisest rohkem ka teiste võtmepädevuste arendamist. Emakeelepädevuse arendamiseks on tõstetud senisest olulisemale kohale õpilaste analüüsi- ja tõlgendamisoskuste arendamine, aga samuti loodusnähtuste mudelite kirjeldamine nii tavakeele kui teaduskeele sõnadega. Matemaatikapädevust kujundatakse läbi füüsikaliste probleemide kvantitatiivkirjelduste, näidates ühtlasi matemaatiliste võtete tulenevust loodusnähtustest. Oluline koht on kaasaegsete infoallikate kasutamisel, info analüüsil ja tõlgendamisel, aga ka info esitamisel tabelite, graafikute, valemite ja võrranditena. Tähtsustatakse oskust konverteerida eri vormides esitatud loodusteadusliku ühest esitusest teise. Lähtuvalt eesmärgist vähendada õpilaste koormust on uues ainekavas loobutud füüsika valemite peast teadmise nõudest. Selle asemel kujundatakse oskust mõista valemite füüsikalist sisu ning valemeid õiges kontekstis kasutada. Tehnoloogilist pädevust arendatakse läbi looduse ja tehnoloogia omavaheliste seoste tutvustamise ning tehnoloogiliste vahendite kasutamise õppetöös. Õpi- ja tegutsemispädevus kujunevad probleemide lahendamisel ja uurimusliku õppe rakendamisel – õpilased omandavad vajalikud oskused uute teadmiste omandamiseks ja hüpoteeside kontrollimiseks, probleemide lahendamiseks vajalike tegevuste planeerimiseks, läbiviimiseks ja kokkuvõtete tegemiseks.
Õpitulemused on sõnastatud võimalikult hinnatavatena – siit ka nende rohkus ja suurem detailiseeritus võrreldes varasemates ainekavades esitatuga. Seejuures on püütud järgida põhimõtet, et õppesisu ja õpitulemused oleksid üksteisega kooskõlas, nii et ainekava lugeja saab selgelt aru, millised tulemused seostuvad konkreetse õppesisuga. Uudsena on rõhk mitte klassikaliste füüsikaülesannete vaid elust enesest välja kasvavate füüsikaliste probleemide lahendamisel. Üldjuhul nähakse ühe tervikliku uurimusliku töö või otsusetegemist hõlmava probleemi lahendamise kestusena ühte koolitundi. Samas on püütud lähtuda seisukohast, et gümnaasiumi iga kursuse raames viiakse läbi vähemalt kaks praktilist tööd. Uuringute läbiviimine võib toimuda kas õpilaste praktilise uurimusliku tööna, osaluskatsena või siis arvutisimulatsioonide abiga. Simulatsioonide ja interaktiivsete õppevideote kasutamine on õigustatud, kui uuringu läbiviimine pole koolitingimustes reaalselt võimalik ajakulu, vahendite puudumise, ohtlikkuse või katse vaatlemiseks sobimatute mõõtmete tõttu. Iga teema õppesisu järel on eraldi esitatud praktilised tööd ja IKT rakendamise võimalused.
Kui uurimusliku õppe puhul on üldjuhul ühene tulemus (lahend), siis dilemma tüüpi probleemidel on võrdväärseid lahendeid mitu. Dilemmaprobleemid on inimühiskonnaga seotud igapäevaelulised probleemid, mida varasemates ainekavades ei käsitletud. Sellist tüüpi probleemide lahendamisega kaasneb otsuse tegemine. Seejuures hinnatakse langetatud otsuse kompetentsust lähtuvalt sellest, kui oskuslikult on kompromissotsusele jõudmisel arvesse võetud probleemiga kaasnevaid eri aspekte. Eriti ilmekalt väljendub see keskkonnaalaste otsuste langetamisel, kus üldjuhul tuleb arvestada probleemi teaduslikku, majanduslikku, juriidilist ja eetilist dimensiooni.