Физика. 10 класс. Базовый и углублённый уровни

З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ »

.

УДК 373.167.1:53+53(075.3) 
ББК 22.3я721
 
П88

ISBN 978-5-09-101635-2 (электр. изд.)
ISBN 978-5-09-092357-6 (печ. изд.)

П88

Пурышева, Наталия Сергеевна.

Физика : 10-й класс : базовый и углублённый уровни : учеб-

ник : издание в pdf-формате / Н. С. Пурышева, Н. Е. Важеевская, 
Д. А. Исаев ; под ред. Н. С. Пурышевой. — 11-е изд., стер. — Москва : 
Просвещение, 2022. — 334, [2] с. : ил.

ISBN 978-5-09-101635-2 (электр. изд.). — Текст : электронный.
ISBN 978-5-09-092357-6 (печ. изд.).
Учебник соответствует Федеральному государственному образовательному стан-

дарту среднего общего образования. Включён в Федеральный перечень учебников 
в составе завершённой предметной линии.

Учебник предназначен для учащихся 10 классов и включает следующие разделы: 

«Классическая механика», «Молекулярная физика», «Электростатика» (раздел 
«Электродинамики»), лабораторные работы.

Методический аппарат учебника составляют вопросы для самопроверки, система 

заданий, включающих качественные, графические и вычислительные задачи, вопросы 
для дискуссии, исследовательские задания, темы проектов. В учебнике имеется 
рубрика «За страницами учебника», в которую помещён дополнительный материал.

Раздел «Лабораторные работы» подготовлен С. В. Степановым.

 УДК 373.167.1:53+53(075.3) 
ББК 22.3я721

Учебник допущен к использованию при реализации имеющих государственную 
аккредитацию образовательных программ начального общего, основного общего, 
среднего общего образования организациями, осуществляющими образовательную 
деятельность, в соответствии с Приказом Министерства просвещения Российской 
Федерации № 254 от 20.05.2020 (в редакции приказа № 766 от 23.12.2020).

Издание выходит в pdf-формате.

© АО «Издательство «Просвещение», 2021
© Художественное оформление.
 
АО «Издательство «Просвещение», 2021

 
Все права защищены

З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ »

.

В ведение

§ 1. Что и как изучает физика

1. Физика — наука о природе. Как вам хорошо известно, 

физика — одна из наук о природе, или, как говорят, одна из естественных 
наук. Другими естественными науками являются астрономия, 
биология, химия, география.

Физика изучает физические явления: механические, тепловые, 

электромагнитные, световые и др. К физическим явлениям относятся 
движение молекул, различных машин и механизмов, планет 
и их спутников, нагревание и охлаждение тел, плавление, кристаллизация 
и парообразование, изменение ориентации магнитной 
стрелки вблизи проводника, по которому идёт электрический 
ток, фотоэффект, радиоактивный распад и многие другие. Во всех 
этих явлениях участвуют материальные объекты или объекты 
окружающего нас материального мира.

Материя — всё то, что существует реально, независимо 

от нас, наших органов чувств, то, что мы можем воспринимать 
с помощью органов чувств непосредственно или используя приборы.


В настоящее время известны два вида материи: вещество и 

поле. К вещественному виду материи относятся атомы, молекулы, 
окружающие нас тела, астрономические объекты. С полевым видом 
материи вы уже тоже знакомы — это гравитационное, электрическое, 
магнитное, электромагнитное поля.

Кроме явлений, физика изучает физические свойства матери-

альных объектов, такие как теплопроводность, электропроводность, 
упругость, прочность и т. п.

З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ »

.

Помимо физических явлений, существуют химические, био-

логические, астрономические явления. Например, рост растений 
представляет собой биологическое явление, превращение веществ 
при химических реакциях — химическое. При этом объяснение 
того, почему происходит та или иная химическая реакция, лежит 
в области физики; рост растений происходит благодаря таким процессам, 
как диффузия и всасывание, механизм которых имеет физическую 
природу. Таким образом, физические, химические и биологические 
явления так же, как и науки физика, химия, биология, 
тесно связаны. Особенно сильно с физикой связана астрономия, 
которая изучает небесные объекты (планеты, их спутники, звёзды, 
галактики и пр.) и использует при этом физические методы исследования 
и законы.

Принято условно выделять три структурных уровня материи: 

микромир (атомы, элементарные частицы, типичные размеры которых 
меньше или равны 10–10 м), макромир (от молекул до тел 
Солнечной системы), мегамир (типичные размеры 1022 м).

Физика изучает свойства объектов и физические явления, происходящие 
с объектами микромира, макромира и мегамира.

2. Научные методы познания окружающего мира. Возни-

кает вопрос, как физика получает знания о природе, как она изучает 
материальный мир.

Научное знание отличается от обыденного прежде всего объек-

тивностью, точностью, достоверностью. Стремление исследователей 
к объективности научного знания привело к тому, что в естествознании 
к концу XVII в. сложился научный метод познания. 
Основоположником научного метода исследования, обосновавшим 
роль эксперимента в научном познании окружающего мира, считается 
итальянский учёный Галилео Галилей (1564—1642). 

Научный метод познания включает наблюдение, создание 

модели изучаемого явления, выдвижение гипотезы о её поведении 
и законах, управляющих поведением модели, проведение экспериментов, 
которые должны подтвердить или опровергнуть гипотезу.


В науке различают эмпирический и  теоретический уровни по-

знания (исследования). Каждый уровень познания характеризуется 
определённой логикой и использует как общие, так и специфические, 
свойственные данному уровню познания методы. Так, для 
получения научных фактов применяют наблюдение и эксперимент, 
которые являются основными методами эмпирического ис-

З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ »

.

следования, при разработке гипотез и построении теории используют 
моделирование и мысленный эксперимент, которые свойственны 
теоретическому уровню познания.  

Представления о материальном мире, о происходящих в нём 

явлениях и о свойствах объектов материального мира складываются 
в процессе наблюдения. Так, наблюдая падение тел, Галилей 
пытался найти закономерности этого движения; наблюдая сокращение 
лапки лягушки при касании её металлическими предметами, 
Гальвани пытался найти причину этого явления. Именно желание 
объяснить причину наблюдаемого явления, найти закономерности, 
которым оно подчиняется, побуждает учёных выдвигать 
гипотезы, т. е. предположения о природе явления, или о его причинах, 
или о законах, по которым оно происходит.

После того как выдвинута гипотеза, учёный может продвигать-

ся в познании двумя путями. Первый путь характерен для эмпирического 
уровня познания. В этом случае ставится эксперимент и с 
его помощью проверяются гипотезы. Те из них, которые подтвердятся, 
принимаются, а те, которые не подтвердятся, являются 
ложными и отбрасываются. Затем, если это возможно, гипотеза 
получает теоретическое подтверждение при объяснении результатов 
эксперимента.

Второй путь характерен для теоретического уровня познания. 

При этом учёный строит модель объекта или явления, выполняет 
теоретическое исследование модели и проводит эксперимент с целью 
подтверждения справедливости выдвинутой гипотезы и правильности 
построенной модели. Окончательное заключение о том, 
что полученные выводы верны, позволяет сделать возможными их 
применение в практике.

3. Моделирование. Особую роль на теоретическом уровне 

познания играет метод моделирования.

Идеальная модель — это мысленно представляемая система, которая 
отражает существенные особенности и свойства реального 
объекта, явления или процесса и изучение которой даёт новую информацию 
об этом объекте.

В основе всех физических теорий и законов лежат идеальные мо-

дели объектов. Например, классическая механика Ньютона построена 
для модели «материальная точка». Напомним, что ма териальная 
точка — тело, размерами которого можно пренебречь в условиях 
данной задачи. Законы изменения параметров состояния газа (давления, 
объёма и температуры) записаны для модели «идеальный 

З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ »

.

газ», т. е. газа, для которого можно 
пренебречь размерами молекул 
и их взаимодействием.

В процессе накопления науч-

ных знаний, совершенствования 
экспериментальных средств происходит 
усложнение моделей. 
Например, первой моделью атома 
была модель Дж. Дж. Томсона, 
который представлял атом в 

виде шара с равномерно распределённым в нём положительным зарядом 
и вкраплёнными в него отрицательно заряженными электронами (
рис. 1, а). Эта модель объясняла известные в то время явления 
проводимости и электризации. 

После того как Э. Резерфорд провёл опыты по зондированию 

тонких металлических пластинок, появилась более сложная модель 
атома — так называемая планетарная модель, в соответствии 
с которой в центре атома находится положительно заряженное 
ядро, а вокруг него вращаются отрицательно заряженные электроны (
рис. 1, б). Эта модель, объясняя ряд электрических явлений, 
не позволяла понять происхождение линейчатых спектров и устойчивость 
атомов. 

Модель Резерфорда была усовершенствована Н. Бором. В соот-

ветствии с моделью Бора электроны, находясь на стационарных 
орбитах, не излучают и не поглощают энергию. Излучая или поглощая 
энергию, атомы переходят с одной орбиты на другую. С помощью 
этой модели можно объяснить происхождение линейчатых 
спектров, устойчивость атомов, она достаточно хорошо описывает 
строение атома водорода, но не позволяет объяснить строение более 
сложных атомов.

Таким образом, результаты экспериментов показывают огра-

ниченность той или иной идеальной модели, в итоге модель развивается 
и совершенствуется.

В ряде случаев для изучения природы объектов или процессов 

используют модели-аналогии. Аналогия позволяет на основе установленного 
сходства одних свойств объектов делать выводы о сходстве 
других их свойств. Например, Х. Гюйгенс, выявив общие 
свойства звука и света, такие как отражение, преломление, интерференция, 
дифракция, пришёл к выводу, что свет имеет волновую 
природу. В этом случае звуковые волны служили моделью-аналогией 
для световых волн. Механические колебания выступали в 
роли  модели-аналогии для электромагнитных колебаний. 

Рис. 1

а)
б)

З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ »

.

Мысленный эксперимент  — это познавательный процесс, име-

ющий структуру реального эксперимента и осуществляемый с идеальной 
моделью. Мысленный эксперимент позволяет переходить 
от реальных объектов и процессов к идеальным моделям, действие 
с которыми позволяет получить результаты, применимые к реальным 
объектам. 

Г. Галилей применял мысленный эксперимент как метод есте-

ственно-научного познания при изучении законов движения.

В современной науке мысленный эксперимент используется 

при изучении явлений, происходящих с микробъектами, недоступными 
непосредственному наблюдению. 

В современных научных исследованиях всё шире применяют 

математическое моделирование. Сущность математического моделирования 
состоит в замене исходного объекта его математической 
моделью и в дальнейшем изучении модели с помощью математических 
методов, в том числе реализуемых на ЭВМ.

Из приведённых рассуждений следует, что эксперимент и тео-

ретический анализ (теория), являясь методами научного познания 
окру жающего мира, выступают в единстве. Процесс научного познания 
начи нается с наблюдений, и именно несоответствие наблюдаемого 
сложившейся системе знаний, противоречие между уже 
известным и экспериментальными фактами, которые не могут 
быть объяс нены с помощью существующих законов и теорий, приводит 
к возникновению нового знания. В этом случае эксперимент 
яв ляется источником наших знаний об окружающем мире. При 
этом ни одно знание не может считаться истинным до тех пор, пока  
оно не будет подтверждено соответствующими экспериментальными 
данными и не найдёт своего практического применения.  
В этом смысле эксперимент является критерием истинности наших 
знаний.

Таким образом, эксперимент является источником знания 

и критерием истинности полученных знаний.

Естественно, экспериментальные факты представляют собой 

один из элементов системы знаний о природе. Более полными эти 
знания могут стать только при создании теории для их объяснения. 
Так, предположение о том, что вещества состоят из частиц, 
находящихся в непрерывном хаотическом движении, оставалось 
гипотезой и после того, как были поставлены эксперименты, косвенным 
образом доказывающие его справедливость. И лишь после 
создания классической статистической теории данное предположение 
превратилось в научное знание.

З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ »

.

Вопросы для самопроверки

1. Что изучает физика?
2. Приведите примеры физических явлений и физических 
свойств тел.
3. Покажите, что физические законы имеют место в биологических 
и химических явлениях.
4. Какова логика процесса научного познания? Проиллюстрируйте 
её на примере.
5. Какова роль эксперимента в познании? Поясните на примере.
6. Что такое гипотеза? Приведите примеры научных гипотез.
7. Какова роль моделирования в процессе научного познания?
8. Какова роль эксперимента в уточнении моделей объектов и явлений? 
Приведите примеры.

Упражнение 1

1. Составьте таблицу известных вам идеальных моделей объектов 
и процессов.
2. Предложите алгоритм (последовательность действий) построения 
идеальной модели, проиллюстрируйте этот алгоритм на примере 
построения какой-либо идеальной модели.
3. Составьте классификацию физических моделей, представив 
результаты работы в виде таблицы.

За страницами учебника

Физика и культура.  
Естественно-научная и гуманитарная культура

1. Наука и культура. В процессе развития человеческого об-

щества складывалась  система научных знаний, появлялись различные 
науки, формировался определённый тип культуры, развивалось 
искусство. Возникают вопросы, имеется ли различие между 
естественно-научным и гуманитарным знанием, что такое культура 
и каково соотношение между наукой и культурой. Постараемся 
на них ответить.

Окружающий нас мир крайне разно образен: с одной стороны, 

это природа и явления, которые происходят с объектами природы, 
с другой стороны, это человек как объект природы и как носитель 
духовности и культурных ценностей. Этот мир непрерывно изменяется, 
и каждый этап его развития характеризуется определёным 
типом культуры.

Культура в широком смысле этого слова понимается как си-

стема ценностей и мировоззренческих ориентиров, которые 

З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ »

.

определяют жизнедеятельность человека и человеческого общества.


Эти ориентиры и ценности в обществе складываются в процессе 

развития общественных отношений, наук, искусства. Наука вносит 
существенный вклад в формирование ценностей и миро воз-
зренческих ориентиров, именно поэтому общечеловеческая культура 
немыслима без научного знания. А физика как основа современного 
миропонимания создаёт базу для познания и объяснения 
окружающего мира.

2. Естественно-научная и гуманитарная культура. Разви-

тие науки, накопление научных знаний привело к выделению двух 
областей: естественно-научного и гуманитарного знания или, как 
принято говорить, естественно-научной и гуманитарной культур. 
В разные периоды развития цивилизации соотношение этих культур 
было различным. В период накопления научных знаний науки 
не делились на гуманитарные и естественные, или точные, существовало 
единое научное направление — натурфилософия. По 
мере становления научного знания происходил процесс дифференциации 
наук и увеличивался разрыв между естественными и гуманитарными 
культурами. Корни противопоставления этих двух 
культур кроются в различных методах познания в научной и гуманитарной 
практике и характере естественно-научного и гуманитарного 
знания.

Так, естественно-научное (физическое) знание объективно, а гу-

манитарное — субъективно. Это связано с тем, что исследователь- 
физик изучает объективно существующие законы природы, а социальные 
или культурологические явления, с одной стороны, обусловлены 
объективными причинами, а с другой стороны, на их 
анализ оказывает влияние личность исследователя. 

Процессы исследования природных и социальных явлений так-

же различаются. В первом случае исследуется объективно существующий 
мир, экспериментатор не только не вмешивается в ход 
изу чаемых процессов, но и стремится ограничить влияние факторов, 
не имеющих отношения к этим процессам. В гуманитарном познании 
исследователь, как правило, влияет на то, что хочет познать. 

Результатом исследований в естественно-научной сфере явля-

ется знание, в гуманитарной области — не только знание, но и 
определённая точка зрения, оценка познаваемого объекта или явления. 
Кроме того, результаты социальных, культурологических, 
политологических и других гуманитарных исследований направлены 
на изменение действительности. 

З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ »

.

Ещё одним отличием гуманитарной культуры от естественно-

научной является то, что её язык — язык образов, в то время как 
естественные науки требуют точных языковых форм — понятий 
(терминов) и формул. Эти понятия однозначно понимаются всеми 
учёными и имеют чёткие формулировки; величины, характеризующие 
явления и объекты, измеряются по определённым правилам 
и их значения выражаются в общепринятых единицах.

3. Взаимосвязь естественно-научной и гуманитарной куль-

тур. В настоящее время ситуация изменяется, она характеризуется 
всё большим сближением и более тесной взаимосвязью естественно-
научной и гуманитарной культур. Это связано, с одной стороны, 
с тем, что естествознание обладает огромным гуманитарным потенциалом. 
Естествознание и физика прежде всего создают тот 
цельный образ реальности, который даёт возможность человеку 
свободно ориентироваться в окружающем мире. Физика позволяет 
продемонстрировать  процесс поиска, открытий и изобретений, показать  
взаимосвязь и взаимовлияние науки и техники, выделить 
глобальные проблемы человеческого общества. С другой стороны, 
ещё в древности проблемы науки находили своё отражение в литературе, 
в частности в поэзии. Через стихотворные строки порой 
передавали научные идеи и представления. 

В Средние века происходило интенсивное накопление научных 

знаний, осознание роли науки в жизни общества, что не могло не 
сказаться и на литературном творчестве. Так, в «Божественной комедии» 
великого поэта Средневековья Данте Алигьери, описывающего 
Ад и Рай, называются имена философов, поэтов и учёных: 
Сократа, Платона, Гераклита.  

Много примеров описания физических процессов и научных 

открытий можно найти в поэзии великого российского учёного 
М. В. Ломоносова. Ломоносов — яркий пример человека, в творчестве 
которого объединились «две культуры»: естественно-научная 
и гуманитарная. Он — автор выдающихся открытий в естествознании 
и создатель великолепных образцов поэтического творчества, 
в которых просвещал народ, популяризируя научные 
знания.

Размышляя о процессах, происходящих в недрах Солнца, Ло-

моносов писал:

Там огненны валы стремятся 
И не находят берегов, 
Там вихри пламенны крутятся, 

З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ »

.