Mô phỏng Lớp 7

Xe A và xe B chạy trên đường thẳng với tốc độ khác nhau, xe B xuất phát trước một đoạn. Bấm Chạy, đồ thị s – t của hai xe được vẽ theo thời gian thực; độ dốc của đường biểu diễn chính là tốc độ (tam giác Δs/Δt). Học sinh kéo xe B để đổi vị trí xuất phát, kéo trên đồ thị để tua thời gian và đọc ngay thời điểm, vị trí hai xe gặp nhau (giao điểm hai đường).

Một lứa vật nuôi (gà thịt, vịt, lợn thịt hoặc bò thịt) được nuôi từ lúc mới nhập chuồng đến khi xuất chuồng. Học sinh đặt mức khẩu phần ăn, chọn kiểu chuồng trại và việc tiêm vaccine, rồi bấm Chạy để xem khối lượng tăng theo ngày, lượng thức ăn đã dùng và hệ số chuyển hoá thức ăn FCR = thức ăn ăn vào chia cho khối lượng tăng. Trong lúc nuôi có thể bấm Cho ăn thêm, Dọn chuồng và Tiêm vaccine; nếu chuồng bẩn hoặc không tiêm phòng thì vật nuôi dễ mắc bệnh, chậm lớn và hao hụt đàn.

Một hecta rừng trồng được theo dõi trong 30 năm: cây lớn lên, trữ lượng gỗ tăng theo quy luật tăng trưởng của từng loài, độ che phủ và lượng CO₂ hấp thụ tăng theo. Học sinh chọn loài cây, mật độ trồng, kiểu khai thác (khai thác chọn, khai thác dần, khai thác trắng) và chu kì khai thác, bấm Chạy để xem đồ thị trữ lượng theo năm, hoặc bấm Khai thác ngay và Trồng lại. Mô phỏng so sánh sản lượng gỗ cộng dồn giữa khai thác bền vững và khai thác quá mức làm rừng suy thoái, đất bị xói mòn.

Xoay mô hình 3D rỗng (que – cầu) hoặc đặc của H₂, O₂, N₂, Cl₂, H₂O, CO₂, CH₄, NH₃, HCl và mảnh tinh thể NaCl (ion Na⁺, Cl⁻) để phân biệt đơn chất với hợp chất. Mô phỏng đếm số nguyên tử của từng nguyên tố, viết công thức hoá học, tính khối lượng phân tử từ khối lượng nguyên tử và mô tả hình dạng, độ dài liên kết. Chế độ Đố cho một chất ngẫu nhiên để học sinh trả lời đơn chất hay hợp chất.

Chọn số hiệu nguyên tử Z bằng nút ± hoặc bấm vào ô trong bảng tuần hoàn mini. Mô phỏng vẽ hạt nhân gồm proton, neutron và các electron chuyển động trên từng lớp theo mô hình Bohr (lớp 1 tối đa 2e, lớp 2 tối đa 8e, lớp 3 tối đa 8e). Học sinh thấy số p = số e = Z, khối lượng nguyên tử ≈ số p + số n (amu), số lớp = số thứ tự chu kì, số electron lớp ngoài cùng = số thứ tự nhóm A, và vị trí ô/chu kì/nhóm được tô sáng trên bảng.

Hai (hoặc nhiều) nguyên tử vẽ theo mô hình lớp electron ở xa nhau; kéo ngang trên màn hình hoặc bấm Chạy để chúng tiến lại gần. Với NaCl, MgO: electron lớp ngoài cùng của kim loại chuyển sang phi kim, tạo ion dương và ion âm hút nhau (liên kết ion). Với H₂, O₂, H₂O, CH₄, NH₃: các nguyên tử góp electron tạo cặp electron dùng chung (liên kết cộng hoá trị). Số electron lớp ngoài cùng sau liên kết đạt cấu hình bền như khí hiếm được hiện ngay.

Kéo proton, neutron, electron từ ba giỏ vào mô hình để dựng nguyên tử; tên nguyên tố, điện tích (= số proton − số electron) và số khối A = p + n cập nhật ngay, hạt nhân rung nhẹ nếu không phải đồng vị bền. Màn hình Kí hiệu thêm hộp kí hiệu nguyên tử dạng ᴬZX; màn hình Trò chơi có 4 cấp luyện đếm hạt, dựng nguyên tử theo kí hiệu, viết kí hiệu và chọn nguyên tố trên bảng tuần hoàn, cấp cao có ion và đồng vị. Phỏng theo mô phỏng "Build an Atom" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Một luống cây trồng được theo dõi từ ngày gieo đến ngày thu hoạch: cây nảy mầm, lớn lên, ra hoa và tạo hạt hoặc quả theo đúng số ngày của từng loại cây. Học sinh đặt mức tưới nước và bón phân, chọn loại sâu bệnh xuất hiện, rồi trong lúc chạy có thể bấm Tưới nước, Bón thúc, Làm cỏ – vun xới và Phòng trừ sâu bệnh đúng lúc. Mô phỏng hiện độ ẩm đất, dinh dưỡng, mức hại của sâu bệnh, chiều cao cây theo ngày và năng suất thu hoạch tính bằng tấn trên hecta.

Mặt cắt một ao nuôi cá rô phi: ban ngày tảo quang hợp làm oxygen hoà tan tăng, ban đêm cá và vi sinh vật hô hấp làm oxygen giảm, thấp nhất vào lúc gần sáng. Học sinh chọn mật độ thả, lượng thức ăn, chế độ sục khí và tỉ lệ thay nước, rồi bấm Chạy để xem đồ thị oxygen hoà tan trong 48 giờ gần nhất, khối lượng cá theo ngày nuôi và tỉ lệ cá sống. Khi oxygen xuống dưới 3 mg/L cá nổi đầu và bỏ ăn, dưới 1,5 mg/L cá bắt đầu chết; bật quạt nước hoặc thay nước sẽ cứu được ao.

Thêm, bớt proton, neutron, electron (chạm hoặc kéo từ khay vào nguyên tử) và xem ngay nguyên tố tạo thành (Z = 1–20), số khối A = p + n, điện tích p − e (nguyên tử trung hoà, ion dương hay ion âm), kí hiệu nguyên tử dạng ᴬ_Z X kèm điện tích, lớp electron 2, 8, 8, 2 và gợi ý hạt nhân bền hay phóng xạ. Chế độ Thử thách yêu cầu lắp một nguyên tử hoặc ion cho trước (Na⁺, carbon-14, O²⁻…) rồi kiểm tra.

Mô hình 3D rút gọn: gắn thêm hoặc bớt liên kết đơn, đôi, ba quanh một nguyên tử trung tâm và xem các liên kết tự đẩy nhau ra xa nhất thành dạng thẳng, tam giác phẳng, tứ diện, lưỡng chóp tam giác, bát diện. Kéo một nguyên tử lệch đi rồi thả để thấy nó trở về; đọc góc liên kết và tên hình dạng. Màn Phân tử thật có BeCl₂, BF₃, CH₄, PCl₅, SF₆. Phỏng theo mô phỏng "Molecule Shapes: Basics" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Ba màn hình ghép nguyên tử thành phân tử: Tạo phân tử — kéo nguyên tử H, C, N, O, Cl, F… từ các ngăn của nhiều bộ dụng cụ (chuyển bằng mũi tên) ra bàn, thả gần nguyên tử khác để tự liên kết theo hoá trị, chạm vào liên kết để cắt; phân tử hoàn chỉnh hiện công thức và tên, kéo vào hộp thu thập đúng mục tiêu để hoàn thành bộ sưu tập. Tập hợp — mỗi hộp cần nhiều phân tử cùng chất (2 H₂O, 3 O₂…) có bộ đếm. Phòng thí nghiệm — nguồn nguyên tử không giới hạn để dựng phân tử lớn như ethanol, acetic acid, isobutane. Danh mục 58 chất quen thuộc (có đồng phân cùng công thức), xem mô hình 3D xoay được theo hình học VSEPR. Phỏng theo mô phỏng "Build a Molecule" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Hai đường thẳng a, b bị đường thẳng c cắt tại A và B tạo thành 8 góc. Kéo đầu đường thẳng b để làm nó nghiêng đi hay song song với a, kéo đầu cát tuyến c để đổi góc cắt; mô phỏng tô màu và đo từng cặp góc so le trong, đồng vị, trong cùng phía để thấy: các cặp góc chỉ bằng nhau (hoặc bù nhau) khi a ∥ b, và ngược lại.

Dựng tam giác ABC từng bước như dùng thước và compa: trường hợp c.c.c (ba cạnh), c.g.c (hai cạnh và góc xen giữa), g.c.g (một cạnh và hai góc kề). Bấm 'Bước tiếp' để vẽ cạnh, cung tròn, tia; kéo điểm thử A tự do và thấy chỉ có hai vị trí (đối xứng nhau qua BC) thoả điều kiện — tam giác được xác định duy nhất, đó là ý nghĩa của các trường hợp bằng nhau.

Ba màn hình: Ở chợ kéo cam, xoài, rau, bánh kẹo lên cân để tính đơn giá và đọc trục số kép; Tự đặt giá cho học sinh tự chọn đơn giá rồi tính qua lại giữa số lượng và số tiền; Đua xe cho hai xe chạy với tốc độ khác nhau để so sánh tỉ suất quãng đường/thời gian, xe nào về đích trước. Phỏng theo mô phỏng "Unit Rates" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Ba chế độ. Khuếch tán: hạt chất tan chuyển động hỗn loạn qua các lỗ của màng thấm chọn lọc từ nơi nồng độ cao sang nơi nồng độ thấp; đổi nhiệt độ, độ chênh lệch nồng độ và số lỗ màng (diện tích bề mặt) để so sánh tốc độ. Thẩm thấu: nước đi qua màng, đường thì không, nên nước chuyển sang bên dung dịch đường. Thí nghiệm khoai tây: sáu thanh khoai ngâm trong dung dịch đường 0–1,0 mol/dm³, cân khối lượng, vẽ đồ thị % thay đổi khối lượng và xem tế bào trương nước hay co nguyên sinh.

Chọn bậc và các hệ số của đa thức P(x) bậc 1, 2 hoặc 3; mô phỏng viết đa thức thu gọn, vẽ đồ thị và đánh dấu các nghiệm (nơi đồ thị cắt trục hoành). Kéo điểm x trên trục hoành để tính giá trị P(x) từng bước và thấy P(x) = 0 đúng tại nghiệm; đổi hệ số bằng thanh trượt để thấy đồ thị và nghiệm thay đổi.

Dựng √2 bằng đường chéo hình vuông cạnh 1, rồi nối tiếp các tam giác vuông (cạnh góc vuông 1) để có √3, √4, … √n; quay cung tròn đưa độ dài đó lên trục số. Bên dưới, trục số phóng to từng chữ số thập phân: kéo điểm thử x để so x² với n, bấm 'Thêm chữ số' để kẹp √n ngày càng chặt và thấy vì sao √n (n không chính phương) là số vô tỉ.

Một bảng dữ liệu (nhiệt độ các tháng, số học sinh các lớp, doanh thu…) được vẽ thành biểu đồ cột, biểu đồ đoạn thẳng hoặc biểu đồ hình quạt tròn. Kéo đỉnh cột hoặc điểm trên đường để sửa số liệu, bấm đổi loại biểu đồ và nhận xét loại nào phù hợp: cột để so sánh, đoạn thẳng để thấy xu hướng theo thời gian, hình quạt để thấy tỉ lệ phần trăm.

Kéo một thanh nam châm, xoay nó bằng thanh trượt góc, rồi dùng la bàn và đầu đo để khám phá từ trường quanh nó: la bàn có quán tính, dao động rồi mới ổn định theo hướng trường như la bàn thật; đầu đo đọc được độ lớn, thành phần và góc của từ trường tại mọi điểm, kể cả bên trong thân nam châm. Bật chế độ Trái Đất để thấy vì sao kim la bàn luôn chỉ hướng bắc – nam: một nam châm khổng lồ nằm trong lòng hành tinh, cực Nam của nó khớp với cực Bắc địa lý. Phỏng theo mô phỏng "Magnet and Compass" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Âm thoa hoặc dây đàn dao động với tần số f và biên độ A do học sinh chọn; dao động kí vẽ đồ thị dao động, thước đo cho mức độ to (dB) và độ cao của âm. Tần số lớn thì âm cao (bổng), biên độ lớn thì âm to; bật chế độ so sánh để đặt hai âm trên cùng màn hình. Có nút Nghe để phát âm thật và chú thích vùng tai người nghe được 20 Hz – 20 000 Hz.

Hai số hữu tỉ a, b (nhập dạng p/q hoặc số thập phân) được đánh dấu trên trục số; trục phóng to bên dưới chia theo mẫu chung để thấy vì sao a < b hay a > b. Kéo điểm a, b để đổi giá trị (nhảy theo các vạch chia), xem dạng thập phân và điểm giữa (a+b)/2 luôn là một số hữu tỉ nằm giữa hai số.

Sơ đồ khối một máy tính gồm thiết bị vào, CPU (bộ điều khiển và bộ số học – lôgic), bộ nhớ trong RAM, bộ nhớ ngoài và thiết bị ra. Bấm vào từng khối để xem chức năng và ví dụ thiết bị. Chọn một việc quen thuộc (mở tệp, tính toán, lưu tệp, in) rồi bấm Chạy để xem dữ liệu chạy từng bước qua các khối, kèm câu mô tả bước đang diễn ra.

Cùng một dãy số và cùng một giá trị cần tìm, chạy song song thuật toán tìm kiếm tuần tự (duyệt từ đầu) và tìm kiếm nhị phân (chia đôi phạm vi trên dãy đã sắp xếp). Học sinh bấm Từng bước hoặc Chạy, thấy ô đang so sánh, phạm vi bị loại bỏ và số lần so sánh của mỗi thuật toán; bấm vào một ô để đổi giá trị cần tìm, tắt sắp xếp để thấy tìm kiếm nhị phân không còn dùng được.