Физика: учебник для 10 класса общеобразовательных организаций. Базовый уровень

ФГОС
ИННОВАЦИОННАЯ ШКОЛА

Учебник для 10 класса
общеобразовательных организаций

Базовый уровень

Допущено Министерством просвещения
Российской Федерации

Соответствует  
Федеральному государственному  
образовательному стандарту

Москва
«Русское слово»
2021

УДК 373.167.1:53*10(075.3)
ББК 22.3я721 
        И32 
Учебник включён  в Федеральный перечень учебников в соответствии  с приказом 
Министерства просвещения Российской Федерации от 23 декабря 2020 года № 766.
Эксперты:
Атепалихин М.С., Величко А.Н., Шевердин И.В., Дмитришина Е.В.
Под научной редакцией:
Алевтины Алексеевны Фадеевой, доктора педагогических наук, профессора;
Альфиса Суфияновича Гаязова, доктора педагогических наук, профессора,
члена-корреспондента РАО, президента Академии наук Республики Башкортостан

Изергин Э.Т.
И32  
Физика: учебник для 10 класса общеобразовательных организаций. Базовый 
уровень / Э.Т. Изергин. — М.: ООО «Русское слово – учебник», 2021. — 272 с.: 
ил. — (ФГОС. Инновационная школа).

 ISBN 978-5-533-02002-2

В учебнике изложены основные физические теории в объёме курса физики 
10 класса базового уровня. Учебник знакомит школьников с основными разделами физики, методами физического познания и математического описания 
физических явлений. 
Учебник соответствует Федеральному государственному образовательному 
стандарту среднего общего образования, Примерной основной образовательной 
программе и входит в систему «Инновационная школа».
Учебник предназначен для общеобразовательных органи заций.
УДК 373.167.1:53*10(075.3)
ББК 22.3я721
  
                     © Э.Т. Изергин, 2021
ISBN 978-5-533-02002-2                         © ООО «Русское слово — учебник», 2021

Учебное издание
ФГОС
Инновационная школа
Изергин Эдуард Тимофеевич
ФИЗИКА
Учебник для 10 класса общеобразовательных организаций
Базовый уровень
Руководитель Центра естественно-научных дисциплин С.В. Банников
Редакторы И.А. Мещерякова, С.В. Банников
Обложка и серийное оформление Н.В. Кануриной
Художники А.С. Побезинский, Н.В. Канурина 
Корректор О.И. Ощепкова
Вёрстка Е.А. Бреславского
Подписано в печать 25.05.21. Формат 70 × 90/16. Бумага офсетная.
Печать офсетная. Усл. печ. л. 19,89. Тираж 1000 экз. Изд. № 24141_20. Заказ №
ООО «Русское слово — учебник».  
115035, Москва, Овчинниковская наб., д. 20, стр. 2.
Тел.: (495 ) 969-24-54, (499) 689-02-65 
(отдел реализации и интернет-магазин).
Вы можете приобрести книги в интернет-магазине:
www.russkoe-slovo.ru     e-mail: zakaz@russlo.ru

ISBN 978-5-533-02002-2

9 785533 020022

Предисловие

Дорогие друзья!

Этот учебник предназначен для изучения физики на базовом 
уровне. Начинается он с раздела «Механика», который включает 
в себя темы: «Кинематика», «Динамика», «Элементы статики», 
«Механические колебания и волны», «Законы сохранения в механике». Далее следуют разделы: «Молекулярно-кинетическая теория и термодинамика», «Электростатика» и «Постоянный электрический ток». Ряд понятий, знакомство с которыми осуществлялось 
в 7—9 классах, расширяется и углубляется.
После каждого параграфа содержатся вопросы, задания и задачи 
разного уровня сложности. 
В конце каждой главы предлагаются лабораторные работы и тестовые задания для проверки усвоения темы. Краткие итоги представлены в виде таблицы и включают основные понятия, законы 
и формулы, изученные в данной главе.
В учебнике приняты следующие условные обозначения:

Повторяем изученный материал

Изучаем новую тему

Отвечаем на вопросы, выполняем задания

Решаем задачи

Материал, отмеченный звёздочкой (*), предназначен для самостоятельного изучения теми из вас, кто готовится к экзамену по физике.

§ 1.  Физика — фундаментальная наука 
о природе. Научный метод познания

Окружающий нас мир материален. Материей называют всё, что 
реально существует в природе и может быть обнаружено посредством органов чувств или с помощью специальных приборов. К конкретным видам материи относятся элементарные частицы (электроны, протоны, нейтроны и др.), совокупность некоторого числа этих 
частиц (атомы, ионы, молекулы); физические тела (совокупность 
множества элементарных частиц) и физические поля (электрическое, гравитационное и др.), посредством которых взаимодействуют 
различные элементарные частицы или физические тела. Неотъемлемое свой ство материи — движение, под которым понимаются все 
изменения и превращения материи, все происходящие в природе 
процессы. Движение — это внутренний атрибут материи, форма её 
существования.

Физика изучает наиболее общие и вместе с тем наиболее 
фундаментальные закономерности окружающего нас мира.

К формам движения материи, которые исследуются физикой, 
относятся механические, атомно-молекулярные, гравитационные, 
электромагнитные, внутриатомные и внутриядерные процессы. Эти 
разновидности физической формы движения являются наиболее общими потому, что они содержатся во всех более сложных формах 
движения материи, которые изучаются другими науками. Например, процессы жизнедеятельности организмов, которые изучает 
биология, всегда сопровождаются механическими, электрическими, внутриатомными и другими физическими процессами, хотя 
и не сводятся только к ним. Вследствие своей общности законы физики лежат в основе других естественных наук, являясь фундаментом естествознания.

Следовательно, физика — наука фундаментальная.

Глава I.  Научный метод
познания природы

§ 1. Физика — фундаментальная наука о природе. Научный метод познания

Физика позволяет создавать приборы и вырабатывать методы 
исследования, необходимые для всех естественных и прикладных 
наук. Неоценим тот вклад, который внесли микроскоп в биологию, 
телескоп в астрономию, спектральный анализ в химию, рентгеновский анализ в медицину и т.д. Во всех естественных и прикладных 
науках применяются теперь метод меченых атомов, электронная 
аппаратура и другие физические приборы и методы исследования.
Связь физики с другими науками взаимна: развиваясь с помощью физики, эти науки обогащают физику своими достижениями 
и ставят перед ней новые задачи. Разрешая эти задачи, физика развивается и совершенствуется.
Всякое физическое исследование начинается с наблюдения — 
с изучения физического явления или объекта в естественной, природной, обстановке. Этим и ограничивался метод, который использовал древнегреческий мыслитель Аристотель, живший в III в.
до н.э. Итальянский учёный Г. Галилей (1564—1642), который является основателем научного метода познания, исходил из того, что 
действительная связь явлений может отличаться от того, какой она 
кажется. Исследуя их связь, Г. Галилей выдвигал гипотезу — предположение о том, какова эта связь. Гипотеза проверялась экспериментом — изучением явлений путём их воспроизведения в искусственных, лабораторных условиях.
Гипотеза, подтверждённая экспериментом, становится научной 
теорией. Теория, подвергаемая многократной проверке, — практикой. Она может вносить в теорию некоторые дополнения и уточнения. В качестве примера можно привести опровержение Г. Галилеем одного из утверждений Аристотеля, согласно которому тяжёлые 
тела падают на Землю быстрее, чем лёгкие. Так, падая с некоторой 
высоты, половинка кирпича будет находиться в полёте в два раза 
дольше, чем целый кирпич. Сбрасывая с наклонной башни в г. Пизе 
чугунные ядра и наблюдая, как происходит их движение, Г. Галилей выдвинул гипотезу о том, что, если бы не было сопротивления 
воздуха, движение всех тел при свободном падении происходило бы 
одинаково. Эта гипотеза подтверждена экспериментально И. Ньютоном с помощью трубки, из которой выкачан воздух. При переворачивании трубки находящиеся в ней три тела: дробинка, кусочек 
пробки и пёрышко — достигают её дна одновременно.
Таким образом, научный метод включает в себя следующие 
этапы:
• накопление опытных фактов, эксперимент;
• выдвижение гипотезы, объясняющей результаты наблюдений;

Глава I.  Научный метод познания природы

• логический или математический вывод следствий из гипотезы;
• экспериментальную проверку следствий из гипотезы.
По современным представлениям, процесс научного познания 
являет собой замкнутый цикл. Эксперимент в этом процессе играет 
двоякую роль. С одной стороны, он является исходным материалом, 
на основе которого создаётся гипотеза. На этом этапе, как утверждал А. Эйнштейн, существенную роль играет научное предвидение, 
интуиция учёного. Из гипотезы в соответствии с правилами логики, 
а также посредством строгих математических выводов формулируются следствия, которые обязательно должны проверяться экспериментом. В этом случае эксперимент выступает в качестве критерия 
истинности гипотезы.
Достижения науки внедряются в практику, становясь основой 
научно-технического прогресса. За последнее столетие мир изменился неузнаваемо. Трудно представить, что 80 лет назад не было 
ни цветных телевизоров, ни мобильных телефонов, ни атомных 
электростанций, ни лазеров, ни компьютеров, ни реактивных самолётов. Полёты в космическое пространство казались недостижимой 
мечтой.
Однако наряду с техническим прогрессом происходит резкое нарушение экологического равновесия в природе. Сжигание громадного количества топлива на тепловых электростанциях и в тепловых 
двигателях приводит к загрязнению атмосферы, уменьшению прозрачности атмосферы, потеплению климата, исчезновению многих 
видов животных и растений. Возрастает опасность техногенных катастроф (Чернобыльская АЭС, АЭС «Фукусима-I»). Усилия всех учёных, инженеров, руководителей предприятий должны быть направлены на разработку безотходных технологий производства, создание 
экологически чистых видов топлива, строительство очистных сооружений. Сохранение среды жизнедеятельности человека, обитания 
животных и произрастания растений — важнейшая задача каждого 
человека.

1. Приведите доводы в пользу утверждения, что физика является фундаментальной наукой о природе.
2. В чём отличие метода познания природы Г. Галилея от метода 
Аристотеля?
3. Назовите этапы применения научного метода познания природы.
4. Используя ресурсы сети Интернет, найдите ответы на вопросы:

§ 2. Методы научного исследования физических явлений

• Какие направления развития физики являются приоритетными в настоящее время в России и в мире?
• Какие технические новинки появились в последнее десятилетие благодаря развитию физики?
• К каким экологическим проблемам приводит развитие производства?

§ 2.  Методы научного исследования 
физических явлений

Первый шаг в изучении природы — наблюдение физических явлений и анализ эмпирических (опытных) фактов. Далее строится 
модель (выдвигается гипотеза), следствия из гипотезы проверяются 
посредством эксперимента.

Наблюдение — это процесс целенаправленного восприятия 
предметов действительности, фиксируемый в описании.

Объективность результатов достигается в процессе многократного наблюдения. В большинстве случаев наблюдение производится с 
помощью технических средств.

Экспериментом называется воспроизведение физического явления 
в специально созданных условиях.

Рассмотрим виды деятельности учёного в процессе экспериментального исследования. Эти же виды деятельности характерны и для 
проводящего простейшее исследование ученика. Школьник, проводя своё исследование, использует приборы с меньшим классом точности, производит меньшее количество измерений и т.д., но виды 
деятельности при этом аналогичны тем, которые выполняет учёный.
• Выдвижение гипотезы (предположения) об ожидаемых результатах предстоящего исследования. Проверяемая экспериментом 
гипотеза создаётся на основе прошлого опыта, математических 
выводов, посредством замены реального объекта его упрощённой 
моделью.
• Конструирование установки для проведения исследования. 
В школьных условиях чаще всего предлагается уже готовый рисунок (модель) установки, её электрическая схема или словесное 
описание.

Глава I.  Научный метод познания природы

• Сборка установки. Экспериментатор подбирает приборы с нужными характеристиками, возможно, изготавливает какие-то детали установки, проводит первичные испытания, при необходимости вносит в установку некоторые изменения.
• Непосредственное воздействие на изучаемый объект. Этот вид 
деятельности может быть очень простым и выполняться быстро 
(замыкание цепи, приведение в движение маятника, зажигание 
свечи и т.п.), но в некоторых случаях от исследователя требуются ловкость и мастерство, особенно когда необходимо осуществление двух или более действий одновременно.
• Измерение. Измерить какую-либо физическую величину означает сравнить её с величиной, принятой за единицу, — найти 
численное значение измеряемой величины с помощью средств 
измерения (физических приборов).
• Систематизация и кодирование результатов, извлечённых из 
опыта. Экспериментатор это делает, заполняя заранее подготовленную таблицу, либо другим способом (аудиозапись, фотографирование, видеосъёмка и т.д.).
• Графическое представление установленных зависимостей 
между величинами.
• Формулирование обобщающего вывода для целого класса 
подобных явлений в словесном, формульном или графиче ском 
виде.
Моделирование как метод исследования представляет собой замену реального объекта его упрощённой копией. В физике широко 
используются такие идеализированные объекты, как: материальная 
точка, математический маятник, идеальный газ, идеальный тепловой двигатель и т.д. В этих моделях происходит обособление реального объекта от всех несущественных для исследования факторов. 
Выводы, полученные при исследовании свойств идеального объекта, 
оказываются в некоторых пределах справедливыми для реального 
объекта. В последние десятилетия большое распространение получил метод компьютерного моделирования физических явлений.
При решении физических задач школьник, ознакомившись с условием задачи, строит мысленную модель описываемой в задаче 
ситуации. Часто уточнение этой мысленной модели производится 
посредством воспроизведения описываемой ситуации на рисунке, 
чертеже, схеме. Чем больше соответствие мысленной модели той ситуации, которая описана в условии задачи, тем больше вероятность 
успешного решения этой задачи.
Для количественного описания наблюдаемых явлений вводятся 
физические величины: масса, скорость, температура, плотность, 

§ 2. Методы научного исследования физических явлений

давление и т.д. Каждая физическая величина должна быть строго определена. Определение в большинстве случаев указывает на 
связь определяемой величины с другими физическими величинами, 
а также на способ измерения этой величины.
Чтобы установить количественные зависимости между различными физическими величинами, надо целенаправленно изменять 
условия, в которых протекает изучаемое явление. Например, мы 
предполагаем, что сопротивление проводника зависит от его длины, площади поперечного сечения и от материала, из которого он 
изготовлен. Чтобы экспериментально определить, какова эта зависимость, мы посредством эксперимента сравниваем сопротивления 
двух проводников разной длины из одного материала с одинаковой 
площадью поперечного сечения. Затем сравниваем сопротивления 
двух проводников, изготовленных из одинакового материала, имеющих одинаковую длину, но разную площадь поперечного сечения. 
Наконец, берём для эксперимента проводники одинаковой длины, 
с одинаковой площадью поперечного сечения, но из разных материалов: меди, алюминия, никелина и т.д.

Физические законы выражают объективную, проверенную 
многократно посредством эксперимента, связь между 
физическими величинами.

Так, закон Ома для участка цепи утверждает, что сила тока 
в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах 

и обратно пропорциональна его сопротивлению: 
. Эта зависи
мость объективна, она не изобретена людьми, а открыта в процессе 
исследования.
Каждый физический закон имеет свои границы применимо сти. 
Так, закон Бойля—Мариотта, установленный экспериментально 
и объясняемый с помощью модели идеального газа, не выполняется 
при очень высоких давлениях и при очень малых объёмах. При протекании тока в газах, например, закон Ома выполняется только при 
определённых условиях. Все законы классической механики оказываются справедливыми только для больших (макроскопических) 
тел, движущихся с небольшими (по сравнению со скоростью света) 
скоростями.
На основе гипотезы, подтверждённой экспериментально, развивается теория явлений. Теория объясняет частные закономерности 
с общей точки зрения. Особенность теории состоит в том, что она не 
только объясняет уже открытые явления, но и предсказывает но

Глава I.  Научный метод познания природы

вые. Так, английский физик Дж. Максвелл на основе разработанной им теории электромагнитного поля предсказал существование 
электромагнитных волн, которые впоследствии экспериментально 
получены и исследованы немецким физиком Г. Герцем.
В теорию входят модели явлений, понятия, физические величины, эмпирические законы, гипотезы, теоретические выводы и эксперименты, подтверждающие эти выводы. Общая структура физической теории показана в таблице 1.

Таблица 1

Основание

•  Эмпирический базис
•  Модели
•  Система понятий
•  Процедуры измерения физических величин

Ядро
•  Система законов
•  Фундаментальные постоянные

Следствия
•  Объяснение фактов
•  Практическое применение
•  Предсказание нового

Интерпретации
•  Истолкование основных понятий и законов
•  Осмысление границ применимости

1. Что такое физический эксперимент?
2. Назовите виды деятельности учёного в процессе экспериментального исследования.
3. Что такое моделирование?
4. Что такое физическая величина?
5. Что устанавливают физические законы?
6. Что входит в научную теорию?
7. В каких случаях силу взаимодействия между двумя телами 

можно рассчитать по формуле: F
G m m
r
=
1
2
2
?

8. При каких условиях справедливы закон Гука; закон Ома для 
участка цепи?
9. Какие из перечисленных формул являются математической 
записью физических законов:

,
,
R
U
I
m
V
F
G m m
r
F
N
E
m
Q
I Rt
=
=
=
=
=
=
=
,
,
,
,
  
  
  
  
  
  
ρ
µ
ρ
1
2
2

2
2
2
k
A
v

ж V?