Mô phỏng Lớp 12

Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn trong xi-lanh có pit-tông. Kéo pit-tông để đổi thể tích, trượt thanh nhiệt độ để đun nóng hoặc làm lạnh; áp suất p = nRT/V hiện ngay cùng đồ thị trạng thái (đẳng nhiệt p–V, đẳng tích p–T hoặc đẳng áp V–T) với đường lí thuyết và vết các trạng thái đã đi qua.

Một quần thể chuột bị rào cản địa lí (sông, dãy núi hoặc biển) chia làm hai. Mỗi bên có nền đất khác màu nên chọn lọc tự nhiên đẩy màu lông về hai hướng, cộng thêm đột biến và phiêu bạt di truyền. Theo dõi màu lông trung bình, khoảng cách di truyền và tỉ lệ cặp còn giao phối được qua các thế hệ; gỡ rào cản để thử xem hai quần thể còn lai với nhau hay đã thành hai loài. Đường đối chứng cho biết điều gì xảy ra khi không có rào cản.

Quần thể chim sẻ đất có độ sâu mỏ biến thiên liên tục và một phần di truyền được (hệ số di truyền h²). Khi hạn hán, hạt nhỏ mềm cạn kiệt, chỉ còn hạt to cứng nên chim mỏ sâu dễ sống sót hơn; biểu đồ tần suất cho thấy nhóm sống sót, chênh lệch chọn lọc S, và thế hệ con dịch chuyển một đoạn R ≈ h²S. Học sinh đổi h², cường độ chọn lọc, cho mưa trở lại và theo dõi trung bình độ sâu mỏ qua các thế hệ.

Mô hình 3D xoay được về đường sức từ quanh dây dẫn thẳng dài (các đường tròn đồng tâm, quy tắc nắm tay phải), vòng dây tròn và ống dây. Học sinh chỉnh cường độ I, đổi chiều dòng điện, kéo đầu dò để đổi khoảng cách r; các kim nam châm nhỏ trên mặt phẳng tự quay theo chiều B, độ lớn B = 2·10⁻⁷ I/r (dây thẳng), 2π·10⁻⁷ I/R (tâm vòng dây), 4π·10⁻⁷ nI (trong lòng ống dây) cập nhật liên tục.

Ấm đun điện công suất P đun m kg nước đá từ −10 °C cho tới khi tan hết, sôi và hoá hơi hết. Nhiệt kế và đồng hồ bấm giây cho đồ thị T(t) có hai đoạn nằm ngang ở 0 °C và 100 °C. Từ thời gian của hai đoạn này học sinh tính λ = P·Δt/m và L = P·Δt/m, so với 3,34·10⁵ J/kg và 2,26·10⁶ J/kg và thấy ảnh hưởng của nhiệt hao phí.

Kéo thanh nam châm vào hoặc ra khỏi ống dây N vòng nối với điện kế (hoặc để nam châm tự chuyển động). Kim điện kế lệch tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông, đổi chiều khi đổi chiều chuyển động hoặc đổi cực; nam châm đứng yên thì kim về 0. Đồ thị từ thông Φ(t) và suất điện động e = −N·ΔΦ/Δt chạy liên tục, chiều dòng cảm ứng theo định luật Lenz hiện ngay trên ống dây.

Cột khí bị giam trong ống thuỷ tinh nhỏ bởi một giọt thuỷ ngân, đặt trong cốc nước được đun nóng hoặc làm lạnh. Giọt thuỷ ngân tự dịch chuyển để áp suất khí không đổi; học sinh đọc nhiệt độ và thể tích, ghi bảng số liệu và vẽ đồ thị V theo t. Kéo dài đường thẳng qua các điểm đo, nó cắt trục nhiệt độ ở khoảng −273 °C (0 K), còn V/T luôn là hằng số.

Đồ thị năng lượng liên kết riêng Wlk/A theo số khối A dựng từ khối lượng thật của khoảng 30 hạt nhân, từ ²H đến ²³⁸U, đỉnh ở vùng ⁵⁶Fe – ⁶²Ni. Chọn một hạt nhân để thấy Z, N, độ hụt khối Δm, Wlk = Δm·c² và Wlk/A. Hoạt hình phân hạch ²³⁵U và nhiệt hạch D + T cho thấy năng lượng toả ra khoảng 200 MeV và 17,6 MeV vì sản phẩm nằm cao hơn trên đường cong.

Cùng một nguồn nhiệt công suất P đun hai chất khác nhau. Nhiệt lượng Q = m·c·Δt nên chất có nhiệt dung riêng lớn (nước) nóng lên chậm hơn hẳn nhôm hay dầu cùng khối lượng. Đồ thị nhiệt độ theo thời gian cho thấy độ dốc tỉ lệ nghịch với m·c.

N₀ hạt nhân mẹ (đỏ) phân rã ngẫu nhiên thành hạt nhân con (xám), mỗi hạt có cùng xác suất phân rã trong một đơn vị thời gian. Đồ thị số hạt nhân còn lại N(t) từ mô phỏng so với đường lí thuyết N = N₀·2^(−t/T); hằng số phóng xạ λ = ln2/T và độ phóng xạ H = λN hiện liên tục. Kéo con trỏ trên đồ thị để đọc N tại thời điểm bất kì.

Kéo thanh nhiệt độ để xem đường cong bức xạ của vật đen thay đổi về độ cao và vị trí đỉnh. Học sinh so sánh quang phổ của bóng đèn dây tóc, Mặt Trời và các ngôi sao, thấy nhiệt độ càng cao thì đỉnh càng dịch về bước sóng ngắn. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Thêm bớt proton và neutron để tạo hạt nhân rồi đọc kí hiệu nguyên tố, số khối và độ bền của hạt nhân đó. Học sinh quan sát hạt nhân không bền tự phân rã alpha hoặc beta và tra bảng đồng vị. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Vật 1 (kim loại, nước hoặc nước đá 0 °C) khối lượng m₁ ở nhiệt độ T₁ được thả vào nước m₂ ở T₂ trong nhiệt lượng kế. Nhiệt truyền từ vật nóng sang vật lạnh cho tới khi cân bằng; đồ thị T(t) hai vật, nhiệt lượng Q toả = Q thu = mcΔT hiện liên tục. Với nước đá thấy rõ đoạn nằm ngang 0 °C khi tan (nhiệt nóng chảy). Kéo thanh trượt T₁, T₂ để làm lại.

Phòng thí nghiệm ảo với dây dẫn có điện trở thật, cho phép tự thiết kế mạch xoay chiều từ đầu. Học sinh mắc thêm dụng cụ đo, thay linh kiện và giải thích số liệu thu được. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Ba chuyên đề học tập của Vật lí 12 trong một mẫu, chọn bằng tham số chuyên đề. Dòng điện xoay chiều: mạch R, L, C nối tiếp với đồ thị u và i lệch pha, giản đồ vectơ và đường cộng hưởng I theo tần số. Ứng dụng vật lí trong chẩn đoán y học: chùm tia X đi qua mô mềm và xương cho ảnh X quang theo định luật hấp thụ I = I₀e^(−μx), hoặc xung siêu âm phản xạ ở mặt phân cách để đo độ sâu. Vật lí lượng tử: chiếu ánh sáng có bước sóng chọn được vào kim loại, xem hiện tượng quang điện xảy ra hay không và động năng ban đầu cực đại của electron.

Đưa thanh nam châm xuyên qua cuộn dây và theo dõi kim điện kế, bóng đèn sáng lên khi từ thông biến thiên. Học sinh thử máy phát điện quay bằng nước, nam châm điện và máy biến áp trong cùng một bộ thí nghiệm. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Ba chuyên đề học tập của Toán 12 trong một mẫu, chọn bằng tham số chuyên đề. Biến ngẫu nhiên rời rạc: tung n đồng xu hàng nghìn lần, so cột tần suất thực nghiệm với bảng phân bố xác suất lí thuyết, tính kì vọng và phương sai. Ứng dụng toán học trong tài chính: so sánh lãi đơn với lãi kép A = P(1+r)^n và tính khoản trả góp hằng tháng của một khoản vay. Bài toán tối ưu: kéo cạnh ô vuông cắt ở bốn góc tấm bìa để gấp hộp không nắp, xem đồ thị thể tích V(x) = x(a−2x)² và tìm giá trị lớn nhất bằng đạo hàm.

Bơm khí vào xi lanh rồi nén, giãn để thấy áp suất tăng khi thể tích giảm ở nhiệt độ không đổi. Học sinh thêm hai loại phân tử nặng nhẹ khác nhau và quan sát chúng khuếch tán, va chạm vào thành bình. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Dòng nước làm quay bánh xe kéo nam châm quay trước cuộn dây, bóng đèn sáng nhờ dòng điện cảm ứng. Học sinh đổi lưu lượng nước, số vòng dây, độ mạnh nam châm để thấy suất điện động thay đổi. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Mạch gồm vi điều khiển, cảm biến ánh sáng, nút bấm, cảm biến nhiệt độ, một LED và một động cơ nhỏ. Chọn chương trình mẫu (đèn tự động theo ánh sáng, nhấp nháy theo chu kì, nút bấm bật tắt, quạt theo nhiệt độ) rồi kéo thanh trượt che sáng hoặc tăng nhiệt độ, bấm nút để xem vi điều khiển đọc đầu vào, so sánh với ngưỡng và xuất tín hiệu ra chân điều khiển. Sơ đồ khối chương trình tô sáng lệnh đang thực hiện và đồ thị dưới ghi lại trạng thái đầu ra theo thời gian.

Chiếu ánh sáng có bước sóng đổi được vào các kim loại khác nhau. Electron chỉ bật ra khi năng lượng photon hf vượt công thoát A, bất kể cường độ sáng mạnh đến đâu — điều mà thuyết sóng không giải thích nổi. Đồ thị động năng cực đại theo tần số cho ra đúng hằng số Planck.

Quần thể thỏ tăng trưởng theo mô hình logistic dN/dt = rN(1 − N/K) hướng tới sức chứa K của môi trường; khi có cáo, hai quần thể dao động lệch pha theo mô hình Lotka–Volterra: thỏ tăng → cáo tăng → thỏ giảm → cáo giảm. Đồng cỏ hiển thị mật độ hai loài, đồ thị số lượng theo thời gian và đồ thị pha; học sinh thả thêm thỏ hoặc cáo, đổi r, K, hiệu quả săn mồi và quan sát điểm cân bằng.

Hai gene trên cùng một nhiễm sắc thể: kéo khoảng cách giữa chúng để đổi tần số hoán vị, xem tỉ lệ bốn loại giao tử (hai giao tử liên kết chiếm ưu thế, hai giao tử hoán vị luôn bằng nhau và chiếm f/2 mỗi loại). Từ tỉ lệ giao tử đọc ngược ra khoảng cách theo centiMorgan.

Chọn nông nghiệp, công nghiệp hay dịch vụ để xem hai thứ cùng lúc: bản đồ Việt Nam tự vẽ với các điểm phân bố tiêu biểu của ngành (vùng trọng điểm lúa, thuỷ điện, trung tâm công nghiệp, điểm du lịch) và biểu đồ số liệu thật của Tổng cục Thống kê. Chuyển sang chỉ tiêu Cơ cấu GDP để thấy biểu đồ miền: tỉ trọng nông – lâm – thuỷ sản giảm còn tỉ trọng công nghiệp – xây dựng và dịch vụ tăng từ năm 2010 đến 2022. Bấm vào một điểm trên bản đồ để xem chú thích, kéo vạch năm hoặc bấm Chạy để năm tự chạy.