Mô phỏng Lớp 10

Mô hình 3D: học sinh tự gắn liên kết đơn, đôi, ba và cặp electron không liên kết vào nguyên tử trung tâm rồi xem các miền electron tự đẩy nhau tới vị trí xa nhau nhất. Kéo một nguyên tử ra chỗ khác, thả tay để thấy nó trở về; đọc góc liên kết, tên hình học phân tử và hình học electron. Màn Phân tử thật so sánh 13 phân tử (H₂O, CO₂, SO₂, NH₃, CH₄, SF₆…) giữa dạng thực tế và mô hình. Phỏng theo mô phỏng "Molecule Shapes" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Ba màn hình khám phá cực tính phân tử: Hai nguyên tử — đổi độ âm điện χ của A, B để xem điện tích riêng phần δ+/δ−, mũi tên lưỡng cực và loại liên kết theo Δχ đổi theo; bật điện trường hai bản tụ để thấy phân tử phân cực tự quay định hướng. Ba nguyên tử — đổi độ âm điện của A, B (ở giữa), C và kéo đổi góc liên kết A–B–C để thấy hai lưỡng cực liên kết cộng vector thành lưỡng cực phân tử (triệt tiêu khi thẳng hàng và χ(A) = χ(C)). Phân tử thật (3D) — xoay mô hình bóng – que của H₂, HF, H₂O, NH₃, CO₂, HCN, BF₃, CH₄, CH₃F với độ âm điện Pauling, bề mặt thế tĩnh điện hoặc mật độ electron và mũi tên lưỡng cực. Phỏng theo mô phỏng "Molecule Polarity" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Xác định khối lượng riêng của một hình trụ hoặc hình hộp từ khối lượng đo bằng cân và các kích thước đo bằng thước kẻ, thước kẹp hoặc panme. Chương trình tính sai số tỉ đối của từng phép đo, cộng chúng thành sai số tỉ đối của ρ (đường kính có mũ 2 nên góp gấp đôi), vẽ biểu đồ cho thấy phép đo nào góp nhiều nhất và viết kết quả ρ = ρ̄ ± Δρ.

Một quần thể vi khuẩn gây bệnh có sẵn vài đột biến kháng thuốc. Chỉnh liều kháng sinh, số ngày điều trị, cách uống (đủ liều, ngừng khi thấy đỡ, hay quên liều) và dùng một hay phối hợp hai thuốc: ngừng sớm để vi khuẩn kháng thuốc sống sót và sinh sản, qua nhiều đợt điều trị tỉ lệ kháng thuốc tăng dần đến khi thuốc mất tác dụng.

Gió ẩm từ biển gặp dãy núi và bị đẩy lên theo sườn đón gió: khối khí giảm nhiệt theo tốc độ đoạn nhiệt khô (khoảng 1 °C/100 m) đến mực ngưng tụ, từ đó mây hình thành, khối khí giảm nhiệt chậm hơn (khoảng 0,6 °C/100 m) và hơi nước ngưng tụ rơi thành mưa. Vượt đỉnh, không khí đã mất hơi nước chạy xuống sườn khuất gió và nóng lên 1 °C/100 m, trở thành gió phơn khô nóng. Kéo độ cao núi, độ cao vùng khuất gió, độ ẩm và nhiệt độ ban đầu để xem mực ngưng tụ, lượng mưa dọc lát cắt và đồ thị nhiệt độ theo độ cao thay đổi; chọn các ví dụ thực tế An-đét – A-ta-ca-ma, Hi-ma-lay-a – Tây Tạng, dãy Cát-xcết.

Một máy nâng của công trường, trang trại hay thang máy nâng tải trọng lên độ cao h. Chỉnh khối lượng, độ cao, tốc độ nâng và mức ma sát để xem công có ích A = mgh, công toàn phần, công suất P = F·v và hiệu suất của máy — đúng những đại lượng người vận hành phải tính khi chọn máy.

Cùng một tiêu điểm và một đường chuẩn, chỉ đổi tâm sai e: e < 1 cho elip, e = 1 cho parabol, e > 1 cho hypebol. Mô phỏng vẽ đường conic, đánh dấu tiêu điểm, trục và cho kiểm chứng tính chất MF = e·d(M, Δ) tại điểm M kéo được trên đường.

Gõ một tên miền, máy chủ DNS tra bảng và trả về địa chỉ IP tương ứng. Sau đó chương trình lấy địa chỉ IP của máy em AND với mặt nạ mạng để tính địa chỉ mạng, làm tương tự với máy đích rồi so sánh: cùng địa chỉ mạng thì hai máy nói chuyện trực tiếp, khác thì gói tin phải đi qua bộ định tuyến qua nhiều chặng. Có thể xem toàn bộ phép AND ở dạng nhị phân và xem gói tin chạy trên sơ đồ.

Quần thể vi khuẩn trong bình nuôi cấy tăng theo N = N₀·2^(t/g); đồ thị log N theo thời gian tự vẽ và tô màu bốn pha: tiềm phát, luỹ thừa, cân bằng, suy vong. Học sinh đổi số tế bào ban đầu, thời gian thế hệ, lượng dinh dưỡng, chuyển sang nuôi cấy liên tục (bổ sung dinh dưỡng, rút bớt dịch) để thấy pha suy vong biến mất.

Ba chuyên đề học tập của Sinh học 10 trong một mẫu, chọn bằng tham số chuyên đề. Công nghệ tế bào: nuôi cấy mô thực vật, đổi tỉ lệ auxin/cytokinin trong môi trường để mẫu tạo mô sẹo, tạo chồi hay ra rễ và đếm số cây con nhân được qua các chu kì. Công nghệ enzyme: bình phản ứng có enzyme cố định, tốc độ phản ứng theo phương trình Michaelis – Menten và theo nhiệt độ, pH. Công nghệ vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm: bể hiếu khí có sục khí, mật độ vi khuẩn tăng và chỉ số BOD của nước thải giảm theo thời gian.

Kéo hai số phức z và w trên mặt phẳng phức để thấy z + w là phép cộng vectơ, zw là phép quay góc arg w kèm phóng to |w| lần, cùng phép chia z/w, số phức liên hợp và khoảng cách |z − w|; mọi kết quả hiện ở dạng đại số, dạng lượng giác và dạng mũ re^(iθ). Màn Moivre vẽ luỹ thừa zⁿ trên một đường xoắn và n căn bậc n thành một đa giác đều. Màn Nghiệm cho thấy cặp nghiệm phức liên hợp xuất hiện khi parabol rời trục Ox (Δ < 0), và nghiệm của đa thức bậc ba.

Một buổi thực địa trọn vẹn trên máy: chọn giả thuyết, cách lấy mẫu (hệ thống, ngẫu nhiên, phân tầng) và số điểm đo, rồi tự đo tại từng điểm. Ở sông: đo chiều rộng bằng thước dây, độ sâu bằng thước mét ở 6 điểm, vận tốc bằng phao thả qua 10 m hoặc lưu tốc kế, cỡ và độ tròn của 10 hòn cuội. Ở bãi biển: dựng cọc tiêu, đo khoảng cách và góc dốc bằng máy đo độ dốc để vẽ mặt cắt bãi, lấy mẫu trầm tích dọc hướng vận chuyển ven bờ. Số đo có sai số như thật; bảng số liệu, biểu đồ, hệ số tương quan hạng Spearman, kết luận và phần đánh giá độ tin cậy được lập tự động.

Bốn màn hình khám phá va chạm: Giới thiệu — hai bóng va chạm đàn hồi trên một đường thẳng để làm quen giao diện; Khám phá 1D — 1 đến 4 bóng trên đường ray có biên phản xạ, chỉnh độ đàn hồi từ 0 đến 100 %, xem vector động lượng, khối tâm và bảng số liệu m, v, p, động năng cập nhật liên tục; Khám phá 2D — hai bóng va chạm trong mặt phẳng, kéo đổi vị trí và vector vận tốc để thay đổi hình học va chạm, phân tích theo phương pháp tuyến và tiếp tuyến; Va chạm mềm — độ đàn hồi khoá ở 0 % để quan sát các bóng dính vào nhau, mất động năng nhiều nhất trong khi động lượng hệ luôn được bảo toàn. Phỏng theo mô phỏng "Collision Lab" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Bốn màn hình khám phá số trung bình cộng: San bằng rót nước giữa các cốc thông nhau để thấy mực nước tiến về đúng mức trung bình; Chia kẹo chia lại kẹo nguyên viên giữa các đĩa và nhận ra trung bình không phải lúc nào cũng là số nguyên; Chia táo cắt táo dư thành phân số để chia công bằng tuyệt đối; Điểm cân bằng đặt điểm tựa trên trục số sao cho tổng độ lệch có dấu bằng 0. Học sinh kéo thả mực nước, kẹo, miếng táo và điểm tựa, xem số liệu cập nhật theo đúng công thức x̄ = (Σxᵢ)/n. Phỏng theo mô phỏng "Mean: Share and Balance" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Kéo vectơ từ khay thả vào lưới toạ độ, dựng vectơ tổng theo quy tắc ba điểm hoặc hình bình hành; đọc toạ độ, độ dài, góc theo hệ Đề-các hoặc cực. Bốn màn hình: trên đường thẳng (cộng hai số có dấu), trên mặt phẳng (kéo-thả, dựng tổng), phòng thí nghiệm (so sánh hai tổng độc lập) và phương trình (tổ hợp tuyến tính w = a·u ± b·v với hệ số chỉnh bằng nút tăng/giảm). Phỏng theo mô phỏng "Vector Addition" và "Vector Addition: Equations" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Đo bề rộng một con sông mà không cần qua sông: đo đoạn AB trên bờ và hai góc nhìn tới cây C bên kia, dùng định lí sin để tính. Bốn bài toán khác cho kéo đỉnh tam giác và chọn yếu tố đã biết (ba cạnh; hai cạnh và góc xen giữa; một cạnh và hai góc; hai cạnh và góc không xen giữa với 0, 1 hoặc 2 nghiệm), từng bước giải hiện kèm số.

Chọn một phản ứng ở thể khí, xem từng liên kết của chất phản ứng bị phá vỡ (thu năng lượng) rồi từng liên kết của sản phẩm hình thành (toả năng lượng). Giản đồ năng lượng dạng bậc thang và bảng năng lượng liên kết trung bình cho ΔH = Σ E_b(phá vỡ) − Σ E_b(hình thành), so với giá trị tra cứu từ enthalpy tạo thành chuẩn.

Hai xe khối lượng m₁, m₂ chuyển động với vận tốc v₁, v₂ trên đệm khí rồi va chạm đàn hồi hoặc mềm (dính vào nhau). Đồ thị động lượng p₁, p₂ và tổng p theo thời gian cho thấy tổng động lượng không đổi; bảng so sánh động lượng và động năng trước – sau va chạm. Kéo xe để đổi vị trí xuất phát.

Trái Đất nóng lên hay nguội đi là do cân bằng giữa năng lượng Mặt Trời nhận vào và bức xạ hồng ngoại phát ra. Chỉnh nồng độ khí nhà kính, độ phản xạ bề mặt (mây, băng) và hằng số Mặt Trời để xem nhiệt độ cân bằng thay đổi — cùng vòng phản hồi băng tan làm Trái Đất hấp thụ thêm nhiệt.

Tam giác ABC dựng từ hai cạnh a, b và góc xen giữa C; học sinh kéo ba đỉnh tuỳ ý. Mọi cạnh, góc hiện trực tiếp cùng kiểm chứng số: c² = a² + b² − 2ab·cosC, a/sinA = b/sinB = c/sinC = 2R, diện tích S = ½ab·sinC = √(p(p−a)(p−b)(p−c)) = abc/4R = pr. Tuỳ chọn hiện đường tròn ngoại tiếp (bán kính R) và đường cao.

Ủ một mẻ nguyên liệu với vi sinh vật: chọn chủng, nhiệt độ, lượng đường và có hay không oxygen. Mô phỏng theo dõi số tế bào, lượng đường còn lại, sản phẩm tạo thành và pH — cho thấy vì sao muối dưa cần yếm khí, vì sao men rượu ngừng hoạt động khi nồng độ ethanol lên cao.

Vòng chu kì tế bào G1 → S → G2 → M với kim chỉ pha đang diễn ra, ba điểm kiểm soát và đồ thị hàm lượng DNA; bên cạnh là tế bào hoạt hình: nhiễm sắc thể nhân đôi ở pha S, co xoắn ở kì đầu, xếp hàng ở kì giữa, tách về hai cực ở kì sau, hình thành hai tế bào con ở kì cuối. Học sinh chọn bộ nhiễm sắc thể 2n, tốc độ, bấm vào vòng để nhảy pha hoặc dừng ở điểm kiểm soát.

Thu phóng liên tục từ phân tử lên tới sinh quyển: phân tử, bào quan, tế bào, mô, cơ quan, hệ cơ quan, cơ thể, quần thể, quần xã, hệ sinh thái, sinh quyển. Mỗi cấp được vẽ lại kèm kích thước đặc trưng theo mét, ví dụ thật và đặc điểm nổi bật; bốn cấp độ tổ chức sống cơ bản (tế bào, cơ thể, quần thể, quần xã – hệ sinh thái) được đánh dấu riêng. Kéo thanh cấp hoặc bấm vào thang bên phải để nhảy tới cấp bất kì, hoặc để chế độ tự động chạy hết một vòng trong khoảng mười giây.

Giản đồ enthalpy theo tiến trình phản ứng: chất phản ứng vượt hàng rào năng lượng hoạt hoá Ea rồi xuống mức sản phẩm (toả nhiệt, ΔH < 0) hoặc lên mức cao hơn (thu nhiệt, ΔH > 0). Bên cạnh là cốc dung dịch với nhiệt kế thay đổi theo nhiệt lượng q = n·|ΔH|. Học sinh chọn phản ứng có ΔrH°298 thật trong SGK, kéo đỉnh để đổi Ea, bật xúc tác để thấy đường phản ứng thấp hơn.