Mô phỏng Lớp 10

Trắc diện dọc của một con sông dài 100 km, chia thượng lưu, trung lưu và hạ lưu. Kéo điểm khảo sát dọc sông để đọc lưu lượng, chiều rộng, độ sâu, vận tốc, cỡ và độ tròn của hạt tải đáy theo mô hình Bradshaw, xem mặt cắt ngang thung lũng và lòng sông, và dùng đồ thị Hjulström để biết mỗi cỡ hạt bị xói, được vận chuyển hay lắng đọng. Cho thời gian chạy để thấy từng dạng địa hình hình thành: thung lũng chữ V và mỏm núi đan xen, thác nước lùi dần tạo hẻm vực, khúc uốn dịch chuyển rồi bị cắt thành hồ móng ngựa, lũ bồi đê tự nhiên và bãi bồi, châu thổ hoặc cửa sông hình phễu.

Bản đồ và mặt cắt dọc một thung lũng núi dài 30 km. Đổi nhiệt độ và lượng tuyết rơi để thay đổi cân bằng khối lượng của sông băng (tích tụ và tiêu hao, đường cân bằng ELA) rồi xem sông băng tiến xuống đồng bằng hay lùi về đài băng. Phong hoá băng giá, bứt đá và mài mòn khoét đài băng, sống núi sắc, đỉnh hình chóp, máng băng chữ U, thung lũng treo và hồ dải; khi băng tan để lại băng tích cuối, băng tích lùi, băng tích bên, đồi drumlin, đá tảng lạc và đồng bằng băng thuỷ. Có thêm địa hình vùng ven băng (băng giá vĩnh cửu) và bảng sử dụng đất, du lịch ở vùng núi băng hà.

Bản đồ một đoạn bờ biển dài 3 km và mặt cắt ngang tại chỗ bạn chọn. Đặt kiểu sóng (sóng bồi tụ hay sóng phá huỷ), đà gió, hướng gió thịnh hành, độ bền của đá cứng và kiểu bờ (đá cứng, đá mềm xếp vuông góc hay song song với bờ), rồi cho thời gian chạy hàng trăm năm: sóng khúc xạ dồn năng lượng vào mũi đất, tạo hang, vòm, cột đá, gốc đá và nền mài mòn; vịnh lõm vào ở đá mềm; dòng vận chuyển ven bờ đưa cát dọc bờ, bồi bãi biển và doi cát ở cửa sông. Chọn tường chắn sóng, kè đá, mỏ hàn, nuôi bãi, phục hồi cồn cát hoặc rút lui có kiểm soát để so với bờ không can thiệp: nhà bị mất, nhà có nguy cơ ngập, chi phí và tác động tới đoạn bờ phía cuối dòng.

Đặt hai mẫu chất lên cân (nguyên tố, nước, muối ăn, đá vôi, đường mía), chọn so sánh cùng khối lượng hoặc cùng số mol rồi kéo thanh trượt. Mô phỏng tính khối lượng mol từ công thức, số mol n = m/M và số hạt N = n × Nₐ; kính lúp cho thấy tỉ lệ số hạt, cân lệch khi khối lượng khác nhau, thang logarit và các hình dung (hạt cát, đếm từng hạt, chồng giấy) giúp cảm nhận độ lớn của số Avogadro.

So sánh nhiệt độ sôi thật (gần đúng, ở 1 atm) của sáu dãy chất: alkane C₁–C₈, ba đồng phân C₅H₁₂, HCl – HBr – HI, các chất có M ≈ 44–46 g/mol, cặp alcohol – alkane cùng khối lượng và H₂O – H₂S. Đun nóng hay làm lạnh để thấy các phân tử trong khung hạt tách xa nhau khi qua nhiệt độ sôi, biểu đồ cột cập nhật chất nào đã sôi, kèm nét lực London, lưỡng cực – lưỡng cực và liên kết hydrogen giữa các phân tử cùng lời giải thích vì sao lực nào chiếm ưu thế.

Treo lần lượt các quả nặng vào lò xo để đo độ giãn ở vị trí cân bằng qua ba màn hình: Kéo giãn, Nảy, Phòng thí nghiệm. Học sinh lập bảng khối lượng - độ giãn để rút ra lò xo cùng độ cứng thì mg/độ giãn không đổi, quan sát dao động tắt dần ở màn Nảy, rồi dùng lò xo Mềm/Cứng đã biết độ cứng để xác định khối lượng vật bí ẩn ở màn Phòng thí nghiệm. Phỏng theo mô phỏng "Masses and Springs: Basics" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Ba màn hình khám phá định luật Hooke: Giới thiệu kéo hoặc nén một hay hai lò xo nằm ngang độc lập, đọc lực tác dụng, độ cứng, độ biến dạng cùng vectơ lực đàn hồi; Hệ lò xo ghép nối tiếp hoặc song song để so sánh độ cứng tương đương; Năng lượng vẽ đồ thị lực theo độ biến dạng và diện tích tam giác biểu diễn thế năng đàn hồi ½·k·Δl². Học sinh kéo trực tiếp đầu lò xo trên hình hoặc dùng thanh trượt lực, độ cứng và xem số liệu cập nhật theo thời gian thực. Phỏng theo mô phỏng "Hooke's Law" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Bốn màn hình khám phá chuyển động ném: Giới thiệu chỉnh độ cao bệ phóng, góc bắn, tốc độ đầu và vật bắn để ngắm trúng đích; Vectơ hiện các vectơ vận tốc thành phần, vận tốc tổng hợp và gia tốc tại một điểm bất kỳ trên quỹ đạo; Cản không khí so sánh quỹ đạo có và không có sức cản theo vật và độ cao so với mực nước biển; Phòng thí nghiệm cho tuỳ chỉnh khối lượng, đường kính, hệ số cản và gia tốc trọng trường. Có thước dây đo khoảng cách, đầu dò đọc thời gian/tầm bay/độ cao tại bất kỳ điểm nào trên quỹ đạo, và giữ lại nhiều vệt bắn để so sánh. Phỏng theo mô phỏng "Projectile Motion" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Thả các chất vào hai phía màng sinh chất rồi gắn thêm kênh protein, chất mang và bơm để xem chúng đi qua màng. Bốn màn: Khuếch tán đơn giản (O₂, CO₂ qua lớp phospholipid kép), Khuếch tán tăng cường (kênh rò, kênh có cổng, chất mang glucose), Vận chuyển chủ động (bơm Na⁺–K⁺ dùng ATP, đồng vận chuyển Na⁺–glucose) và Sân chơi kết hợp tất cả. Phỏng theo mô phỏng "Membrane Transport" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Bắn chùm hạt alpha vào hạt nhân nguyên tử và theo dõi quỹ đạo cong do lực đẩy Coulomb: đa số hạt đi thẳng, một số lệch góc lớn, cực hiếm hạt bật ngược trở lại. Chuyển sang mô hình Thomson (điện tích dương phân bố đều) để thấy gần như không hạt nào lệch nhiều — trái với thực nghiệm. Có hạt "ngắm" theo khoảng nhắm b tự chọn để đối chiếu góc lệch mô phỏng với công thức tan(θ/2) = k·q1·q2/(2·E·b), và chế độ nhiều hạt nhân mô phỏng lá vàng. Phỏng theo mô phỏng "Rutherford Scattering" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Thí nghiệm ảo với thanh có trục quay ở giữa và các lỗ cách đều: học sinh kéo quả cân treo vào lỗ hai bên, thanh nghiêng về phía có momen lớn hơn và chỉ nằm ngang khi M₁ = F₁·d₁ bằng M₂ = F₂·d₂. Bảng ghi từng lần treo để đối chiếu quy tắc momen; chế độ ngẫu lực cho thấy hai lực bằng nhau ngược chiều chỉ làm thanh quay với M = F·d.

Thí nghiệm ảo: vật trượt không vận tốc đầu trên ván nghiêng góc α, đồng hồ hiện số với hai cổng quang đo thời gian t vật đi hết quãng L. Học sinh nâng góc, thả vật nhiều lần, bảng số liệu tự tính a = 2L/t² và μ = tanα − a/(g·cosα), rồi so sánh giá trị trung bình với μ của cặp vật liệu đã chọn.

Trục Trái Đất nghiêng 23,5° nên độ cao Mặt Trời lúc giữa trưa và độ dài ngày đổi theo vĩ độ và theo ngày trong năm. Chọn nơi quan sát và ngày để xem đường đi của Mặt Trời trên bầu trời, giải thích vì sao Việt Nam có hai lần Mặt Trời qua thiên đỉnh còn vùng cực có ngày trắng đêm đen.

Ném vật với vận tốc đầu v0, góc α so với phương ngang, gia tốc trọng trường g. Hiện quỹ đạo, tầm xa L = v0²·sin(2α)/g, độ cao cực đại và thời gian bay. Bấm Bắn để chạy lại.

Kéo vật khối lượng m bằng lực F trên mặt phẳng ngang hoặc nghiêng có ma sát μ. Quan sát các vectơ lực (F, P, N, Fms), gia tốc a = (F − Fms − P·sinα)/m và đồ thị vận tốc v(t) vẽ theo thời gian thực. Kéo thanh trượt F ngay trong mô phỏng hoặc kéo vật để đặt lại vị trí.

Bên trái: lò xo độ cứng k treo vật nặng m, độ dãn Δl = mg/k, kéo vật xuống rồi thả để thấy dao động quanh vị trí cân bằng; đồ thị F–Δl là đường thẳng cho đến giới hạn đàn hồi. Bên phải: bình thông nhau chứa chất lỏng khối lượng riêng ρ, kéo điểm đo theo độ sâu h để thấy p = p₀ + ρgh và mực chất lỏng hai nhánh luôn bằng nhau.

Kéo a, b, c để đổi parabol y = ax² + bx + c và đọc ngay bảng xét dấu tương ứng. Mô phỏng tô xanh phần đồ thị nằm trên trục hoành, tô đỏ phần nằm dưới, nên thấy rõ vì sao dấu của f(x) chỉ phụ thuộc dấu của a và vị trí của Δ so với 0.

Hai hoặc ba tập hợp A, B, C vẽ bằng biểu đồ Ven trong tập U = {1; 2; …; N}, mỗi phần tử nằm đúng vùng của nó. Học sinh bấm nút phép toán (hợp, giao, hiệu, phần bù) hoặc bấm trực tiếp từng vùng để tô; danh sách phần tử và số phần tử n(·) của kết quả hiện ngay, kèm công thức n(A ∪ B) = n(A) + n(B) − n(A ∩ B).

Bên trái: các phân tử nhỏ khuếch tán qua lỗ màng từ nơi nồng độ cao sang nơi nồng độ thấp cho tới khi cân bằng, có đếm số hạt mỗi bên. Bên phải: tế bào hồng cầu hoặc tế bào thực vật đặt trong dung dịch ưu trương, đẳng trương hay nhược trương — nước thẩm thấu vào/ra làm tế bào co, trương, vỡ hay co nguyên sinh; đồ thị thể tích theo thời gian.

Nhỏ dung dịch AgNO₃ vào các dung dịch NaF, NaCl, NaBr, NaI. Mô phỏng hiện đúng màu kết tủa (AgCl trắng, AgBr vàng nhạt, AgI vàng, F⁻ không kết tủa) và cho thử tiếp bằng NH₃ dư – chỉ AgCl tan, đây chính là cách phân biệt bốn ion trong phòng thí nghiệm.

Chọn F₂, Cl₂, Br₂ hay I₂ rồi kéo nhiệt độ: bình chứa hiện đúng màu và đúng trạng thái của đơn chất theo nhiệt độ nóng chảy – nhiệt độ sôi thật. Bấm Chạy phản ứng để cho halogen tác dụng với Fe nung đỏ, với H₂ hoặc với dung dịch NaCl, NaBr, NaI: mô phỏng cho biết phản ứng có xảy ra không, cần điều kiện gì, hiện phương trình hoá học và màu dung dịch sau phản ứng. Học sinh thấy tính oxi hoá giảm dần F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂ và halogen mạnh đẩy halogen yếu ra khỏi muối.

Ba chuyên đề học tập của Hoá học 10 trong một mẫu, chọn bằng tham số chuyên đề. Cơ sở hoá học: đổi nhiệt độ để xem ΔG = ΔH − TΔS của phản ứng nung vôi CaCO₃ → CaO + CO₂ đổi dấu ở nhiệt độ nào thì phản ứng mới tự xảy ra. Hoá học trong phòng chống cháy nổ: tam giác cháy, vùng nồng độ gây nổ của methane, khí hoá lỏng và hydrogen, bấm mồi lửa để xem có cháy nổ hay không và chọn chất chữa cháy phù hợp. Thực hành hoá học và công nghệ thông tin: kéo các điểm thí nghiệm để máy tính dựng đường chuẩn A = ε·l·C, tính hệ số tương quan và suy ra nồng độ mẫu chưa biết.

Dải trên là lát cắt từ Xích đạo đến cực: thảm thực vật và nhóm đất thay đổi thành các đới nằm song song theo vĩ độ cùng với đường nhiệt độ trung bình năm và lượng mưa. Dải dưới là một ngọn núi ở vĩ độ đang chọn: cứ lên cao 100 m nhiệt độ giảm khoảng 0,6 °C nên các vành đai thực vật lặp lại theo độ cao giống như khi đi về phía cực. Bấm vào lát cắt hoặc vào sườn núi, kéo thanh vĩ độ, độ cao, lượng mưa hoặc bấm Chạy để leo núi tự động; bảng số liệu hiện nhiệt độ, lượng mưa, kiểu thảm thực vật, nhóm đất và giới hạn của sinh quyển.

Lát cắt vỏ Trái Đất với các lớp đá nằm ngang. Chọn nén ép (hai mảng xô vào nhau làm đá uốn nếp thành nếp lồi, nếp lõm) hoặc tách giãn (đá bị đứt gãy, tạo địa luỹ và địa hào) rồi bấm Chạy: nội lực nâng địa hình lên theo tốc độ mm/năm, đồng thời ngoại lực phong hoá – xâm thực bào mòn đỉnh núi và bồi tụ vật liệu xuống chỗ trũng thành đồng bằng. Kéo chuột trên lát cắt để tự nâng hoặc hạ một đoạn vỏ; bảng số liệu hiện thời gian, độ cao đỉnh, bề dày lớp bị bào mòn và lớp bồi tụ.