Mô phỏng Lớp 7

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.

Ba đoạn thẳng a, b, c được ghép thành tam giác khi và chỉ khi mỗi cạnh nhỏ hơn tổng hai cạnh kia. Kéo thanh trượt hoặc kéo đỉnh A, C để đổi độ dài: khi một đoạn quá dài, hai đoạn kia xếp thẳng vẫn không chạm tới nhau và mô phỏng chỉ rõ khoảng hở. Khi ghép được, các góc hiện ra để thấy cạnh lớn nhất đối diện góc lớn nhất.

Chọn sinh vật rồi bấm Chạy: các giai đoạn của vòng đời (trứng → sâu → nhộng → bướm; trứng → nòng nọc → ếch; hạt → cây mầm → cây trưởng thành ra hoa, kết quả) lần lượt sáng lên theo ngày, kèm đường cong sinh trưởng (kích thước tăng dần rồi ổn định). Kéo thanh trượt nhiệt độ và dinh dưỡng ngay trên hình: nhiệt độ thuận lợi (khoảng 25–30 °C) làm vòng đời ngắn lại, quá lạnh hoặc quá nóng thì sinh vật ngừng phát triển; thiếu dinh dưỡng thì lớn chậm và nhỏ hơn. Bấm vào một giai đoạn hoặc kéo trên dòng thời gian để tua.

Một sơ đồ tư duy vẽ trên canvas: chủ đề chính ở giữa, các nhánh cấp 1 toả đều quanh tâm, nhánh cấp 2 bám vào nhánh cha. Học sinh bấm chọn một nhánh rồi thêm nhánh con, xoá nhánh hoặc kéo nhánh sang vị trí khác; số nút, số nhánh cấp 1 và chiều sâu được tính lại ngay. Nút đổi hiển thị cho thấy cùng một cấu trúc phân cấp có thể xem ở dạng sơ đồ hoặc dạng danh sách thụt đầu dòng.

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.

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.

Bản đồ Đông Nam Á tự vẽ kèm trục thời gian kéo được từ nửa sau thế kỉ X đến nửa đầu thế kỉ XVI. Kéo mốc thời gian để thấy các vương quốc phong kiến lần lượt hình thành, mở rộng rồi suy vong ngay trên bản đồ, kèm số vương quốc đang tồn tại ở từng thời điểm. Bật lớp thương mại để xem đường buôn bán qua eo Ma-lắc-ca và hướng du nhập của Hồi giáo; bấm một vương quốc để đọc nét chính và công trình văn hoá tiêu biểu.

Bản đồ Việt Nam tự vẽ kèm trục thời gian kéo được từ năm 939 đến năm 1527, có dải màu cho các triều Ngô, Đinh, Tiền Lê, Lý, Trần, Hồ, thời thuộc Minh và Lê sơ. Kéo mốc thời gian để thấy lãnh thổ Đại Việt mở rộng dần về phía nam qua các mốc 1069, 1306 và 1471, đồng thời các trận đánh lớn hiện lên đúng vị trí: sông Như Nguyệt, Đông Bộ Đầu, Chương Dương – Hàm Tử, Bạch Đằng, Tốt Động – Chúc Động, Chi Lăng – Xương Giang. Bấm một trận đánh hoặc một mốc để đọc mô tả ngắn.

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.

Mỗi tình huống trên mạng xã hội có vài cách ứng xử; học sinh chọn một cách rồi bấm Chạy lan truyền. Mô hình nhân số người nhìn thấy bài sau mỗi lượt theo công thức số người mới = số người đang thấy nhân với tỉ lệ chia sẻ và hệ số lan của cách ứng xử, nên chọn khác nhau cho đường cong khác hẳn nhau. Biểu đồ vẽ số người đã thấy qua từng lượt, kèm mức tổn thương cho người bị nhắc tới, rủi ro cho chính mình và quy định pháp luật liên quan.

Mạt sắt rải trên tấm bìa sắp xếp thành từ phổ quanh nam châm; kim la bàn đặt vào từ trường quay theo hướng đường sức từ. Học sinh kéo nam châm đi trong vùng mạt sắt, chạm vào chỗ trống để đặt thêm kim la bàn, bấm Đảo cực để thấy kim quay ngược lại. Với nam châm điện: kéo thanh trượt cường độ dòng điện, đổi số vòng dây, ngắt dòng điện thì từ trường biến mất, đổi chiều dòng điện thì đổi cực.

Màng loa dao động làm các hạt không khí trong ống dồn lại và giãn ra, lớp nén – giãn lan truyền đi (sóng âm) mà các hạt chỉ dao động quanh vị trí cân bằng. Kéo hai thanh trượt tần số và biên độ trên hình: tần số lớn thì màng loa dao động nhanh, âm cao (bổng); biên độ lớn thì hạt dao động mạnh, âm to. Đồ thị dao động theo thời gian hiện chu kì T = 1/f, chọn môi trường (không khí, nước, thép, chân không) để thấy tốc độ truyền âm khác nhau và chân không không truyền được âm.

Thí nghiệm kinh điển: cành rong đuôi chó trong cốc nước dưới phễu úp ngược, ống nghiệm thu khí. Khi có ánh sáng, cây quang hợp thải khí oxygen thành các bọt khí đếm được. Học sinh kéo đèn lại gần/ra xa hoặc kéo thanh trượt ánh sáng, CO₂, nhiệt độ trên hình để thấy số bọt khí mỗi phút thay đổi; đồ thị tốc độ quang hợp theo yếu tố đang chọn hiện điểm hiện tại và dạng bão hoà (ánh sáng, CO₂) hoặc có cực đại (nhiệt độ).

So sánh từ trường của thanh nam châm với từ trường của cuộn dây có dòng điện chạy qua. Học sinh đổi số vòng dây, cường độ dòng điện, đảo cực pin để thấy nam châm điện mạnh lên hay đổi cực. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Chế độ Phản xạ: kéo nguồn sáng S để đổi góc tới; tia phản xạ, pháp tuyến và hai góc i, i′ được vẽ và đo ngay (định luật phản xạ: i′ = i). Hai tia phản xạ kéo dài gặp nhau tại ảnh ảo S′ đối xứng với S qua gương, khoảng cách từ S và S′ đến gương bằng nhau. Chế độ Bóng tối: kéo vật cản hoặc nguồn sáng; với nguồn điểm chỉ có bóng tối, với nguồn rộng xuất hiện thêm vùng bóng nửa tối trên màn chắn.

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.

Bản đồ châu Nam Cực nhìn từ cực Nam: lục địa phủ băng dày, bao quanh là vành băng biển mở rộng vào mùa đông và thu hẹp vào mùa hạ. Đặt mức nhiệt độ toàn cầu tăng thêm rồi bấm Chạy để chạy các năm: băng biển thu hẹp, khối băng lục địa hao đi và mực nước biển dâng dần, đồ thị bên dưới ghi lại quá trình. Ô bên phải là một đảo san hô thấp ở Thái Bình Dương (châu Đại Dương) chỉ cao vài mét: nước dâng tới đâu, phần đảo bị ngập và nhiễm mặn tới đó.

Một đô thị nhìn từ trên xuống: lõi lịch sử ở giữa, các vành đai xây dựng lan dần ra ngoài theo các trục giao thông. Bấm Chạy để dân số tăng từng năm, thấy diện tích xây dựng, bán kính đô thị, mức ùn tắc và mức ô nhiễm thay đổi theo. Đổi tốc độ tăng dân số và chọn một hướng quy hoạch (để tự phát, giữ vành đai xanh, ưu tiên giao thông công cộng, phát triển đô thị vệ tinh) rồi so sánh: cùng số dân nhưng đô thị có quy hoạch thì đi lại thuận hơn, ít ô nhiễm và giữ được không gian xanh. Bấm vào bản đồ để xem từng vành đai.

Pha nước hoa quả, vẽ tranh, xây tháp theo những tỉ lệ khác nhau và xem kết quả đổi ngay lập tức. Học sinh giữ nguyên tỉ số giữa hai đại lượng để nhận ra thế nào là hai đại lượng tỉ lệ thuận. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Mua hoa quả, đổ xăng, đi đường và tính giá trên một đơn vị để so sánh phương án nào lợi hơn. Học sinh dùng trục số kép để quy đổi giữa số lượng và số tiền theo cùng một tỉ lệ. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Bảng giá trị và đồ thị của y = kx (tỉ lệ thuận) hoặc y = k/x (tỉ lệ nghịch). Kéo điểm trên đồ thị theo chiều ngang để đổi x và thấy y đổi theo; kéo theo chiều dọc để đổi hệ số k. Bảng bên dưới hiện tỉ số y/x (luôn bằng k) hoặc tích x·y (luôn bằng k), giúp nhận ra dấu hiệu của hai loại tương quan.

Bản đồ châu Phi tự vẽ cho thấy các đới khí hậu xếp gần như đối xứng qua Xích đạo: xích đạo ẩm ở giữa, cận xích đạo (xavan) hai bên, rồi nhiệt đới khô với hoang mạc Xa-ha-ra và Ca-la-ha-ri, ngoài cùng là cận nhiệt Địa Trung Hải. Kéo mũi tên vĩ độ trên bản đồ để đọc đới khí hậu và cảnh quan tương ứng. Bấm Chạy để mô phỏng vùng Xa-hen: đổi lượng mưa và mức chăn thả sẽ thấy độ che phủ thực vật và ranh giới hoang mạc dịch chuyển về phía nam (hoang mạc hoá) hay lùi lại khi được phục hồi.

Vòng quay chia thành các ô màu có độ rộng khác nhau (hoặc túi bi với số bi mỗi màu tương ứng). Quay từng lần hoặc quay nhanh nhiều lần; bảng và biểu đồ so tần suất mỗi màu với xác suất tính bằng số ô màu đó chia tổng số ô. Nhận ra biến cố chắc chắn, không thể, ngẫu nhiên khi đổi tỉ lệ ô (ô 0 → biến cố không thể).