Mô phỏng Khoa học tự nhiên 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).

Kéo proton, neutron, electron vào mô hình nguyên tử và theo dõi tên nguyên tố, điện tích, số khối đổi theo. Học sinh làm các câu đố để nhận ra số proton quyết định nguyên tố còn số electron quyết định điện tích của ion. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

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.

Phiên bản rút gọn: thêm bớt liên kết quanh một nguyên tử trung tâm để xem phân tử thẳng, hình chữ V hay tam giác. Học sinh xoay mô hình ba chiều và đo góc giữa các liên kết. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Kéo các nguyên tử H, O, C, N ghép lại thành phân tử theo yêu cầu của từng bộ sưu tập. Học sinh xem mô hình ba chiều, đọc tên và công thức hoá học của phân tử vừa tạo. 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 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.

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.

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.

Cây đậu mọc trong chậu: thân và rễ dài ra từng đoạn theo thời gian. Kéo nguồn sáng (hoặc nguồn nước) sang trái, sang phải rồi xem ngọn cây cong về phía kích thích sau vài ngày, trong khi rễ mọc ngược lại. Đổi kiểu kích thích để so sánh hướng sáng, hướng nước, hướng trọng lực (đặt chậu nằm ngang) và hướng tiếp xúc của tua cuốn. Góc lệch của thân so với phương thẳng đứng được đo và hiện liên tục.

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.

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.

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.

Di chuyển la bàn quanh thanh nam châm để vẽ ra hình ảnh các đường sức từ. Học sinh bật chế độ Trái Đất để hiểu vì sao kim la bàn luôn chỉ hướng bắc - nam. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

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).

Chạy hoạt hình bốn bước của một hình thức sinh sản: giâm cành, chiết cành, nảy chồi ở thuỷ tức (vô tính) hoặc thụ phấn – thụ tinh – tạo hạt và quả ở cây có hoa (hữu tính). Mỗi lần sinh ra một đời con, chương trình vẽ các cá thể con với ba cặp gene quy định màu hoa, dạng lá, chiều cao. Bảng so sánh đếm số cá thể giống hệt cây mẹ và số kiểu tổ hợp khác nhau, cho thấy sinh sản vô tính cho đời con giống hệt mẹ còn sinh sản hữu tính tạo ra biến dị đa dạng.

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.

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.

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.

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.