Mô phỏng Vật lý

Công suất tua-bin gió trong một ngày

Vật lý Lớp 10

Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường

Tua-bin gió thu công suất P = ½ρAv³·Cp qua diện tích quét A = πR². Chỉnh chiều dài cánh, tốc độ gió trung bình, hệ số Cp (không vượt giới hạn Betz 59,3 %), các tốc độ khởi động, định mức, ngắt máy và mật độ không khí; xem đường cong công suất, gió biến đổi trong 24 giờ, điện năng cả ngày so với nhu cầu của một hộ gia đình.

2 Chi tiết

Đo gia tốc trọng trường bằng con lắc đơn

Vật lý Lớp 10

Sai số trong phép đo

Bấm đồng hồ đo thời gian 1, 10 hoặc 20 dao động của con lắc đơn, tự tay hoặc nhờ người đo mô phỏng có thời gian phản xạ ngẫu nhiên. Mỗi lần đo cho T và T², hiện độ bất định do phản xạ; đồ thị T² theo L có đường thẳng khớp, từ hệ số góc k tính g = 4π²/k kèm sai số. Có thể tăng biên độ góc để thấy sai số hệ thống.

2 Chi tiết

Góc nghiêng pin mặt trời 3D – đường đi Mặt Trời và điện năng một ngày

Vật lý Lớp 10

Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường

Mô hình 3D một ngôi nhà có tấm pin mặt trời trên mái: chọn vĩ độ, ngày trong năm và giờ, Mặt Trời chạy theo đường đi thật trên bầu trời. Chỉnh góc nghiêng β và hướng của tấm pin để thấy góc tới θ, cường độ bức xạ G ∝ cos θ, công suất P = η·A·G, đồ thị công suất trong ngày, điện năng cả ngày (kWh), góc nghiêng tốt nhất so với vĩ độ và mức đáp ứng nhu cầu điện của một hộ gia đình.

2 Chi tiết

Định luật Kepler – quỹ đạo elip, diện tích quét và T²/a³

Vật lý Lớp 11

Trường hấp dẫn

Quỹ đạo elip của một hành tinh quanh Mặt Trời với bán trục lớn a và tâm sai e chỉnh được. Các hình quạt tô màu ứng với những khoảng thời gian bằng nhau và có diện tích bằng nhau; hành tinh chạy nhanh ở cận nhật, chậm ở viễn nhật. Bảng số liệu thật của 8 hành tinh và sao chổi Halley kiểm chứng T²/a³ không đổi.

2 Chi tiết

Tia X trong chẩn đoán y học – hấp thụ theo mô

Vật lý Lớp 12

Ứng dụng vật lí trong chẩn đoán y học

Chùm tia X đi qua các lớp mô khác nhau: mô mềm hấp thụ ít, xương hấp thụ nhiều nên ảnh in lên phim có độ tương phản. Chỉnh điện áp ống phát, bề dày mô và loại mô để thấy định luật hấp thụ I = I₀·e^(−µx) quyết định chất lượng ảnh, cùng lí do phải cân nhắc liều chiếu cho bệnh nhân.

2 Chi tiết

PhET – Tính chất của chất khí

Vật lý Lớp 12

Khí lí tưởng

Bơm phân tử khí vào bình, giữ cố định nhiệt độ, áp suất hoặc thể tích rồi đổi hai đại lượng còn lại. Học sinh đọc áp kế, nhiệt kế để kiểm chứng phương trình trạng thái và xem phân bố tốc độ của phân tử. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

2 Chi tiết

Khí lí tưởng – pV = nRT trong xi-lanh

Vật lý Lớp 12

Khí lí tưởng

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.

2 Chi tiết

Con lắc thử đạn – đo vận tốc viên đạn

Vật lý Lớp 10

Động lượng

Viên đạn khối lượng m bay với vận tốc v, cắm vào khối gỗ M treo trên thanh nhẹ dài L. Va chạm mềm bảo toàn động lượng nhưng mất phần lớn động năng; sau đó khối gỗ đu lên độ cao h nhờ bảo toàn cơ năng. Biểu đồ so sánh động lượng, năng lượng trước – sau va chạm; chế độ đo ẩn v để học sinh tự tính từ h.

1 Chi tiết

Đọc thước kẹp và panme

Vật lý Lớp 10

Sai số trong phép đo

Luyện đọc thước kẹp du xích (10, 20 hoặc 50 vạch) và panme 0,01 mm trên vật ngẫu nhiên, với khung phóng to thang đo. Có thể bật sai số vạch 0: khép mỏ để đọc sai số rồi trừ đi khi đo. Nhập số đo, chương trình nhận xét lỗi thường gặp (quên trừ sai số vạch 0, đọc sai thang chính hay vạch nửa milimét) và giải từng bước.

1 Chi tiết

Khẩu pháo của Newton 3D – rơi xuống, bay vòng quanh hay thoát khỏi Trái Đất

Vật lý Lớp 11

Trường hấp dẫn

Bắn đạn theo phương ngang từ đỉnh một ngọn núi rất cao trên Trái Đất 3D. Chuyển động của đạn được tính bằng tích phân số với lực hấp dẫn tỉ lệ 1/r²: tốc độ nhỏ thì đạn rơi trở lại, khoảng 7,9 km/s (sát mặt đất) thì bay quỹ đạo tròn, lớn hơn thì quỹ đạo elip, từ 11,2 km/s trở lên thì thoát khỏi Trái Đất.

1 Chi tiết

Đo hệ số ma sát trượt bằng mặt phẳng nghiêng

Vật lý Lớp 10

Động lực học

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.

1 Chi tiết

Năng lượng liên kết riêng – đường cong và phản ứng phân hạch, nhiệt hạch

Vật lý Lớp 12

Vật lí hạt nhân

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.

1 Chi tiết

Cảm ứng điện từ – nam châm và ống dây nối điện kế

Vật lý Lớp 12

Từ trường

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.

1 Chi tiết

Momen lực – quy tắc cân bằng thanh và ngẫu lực

Vật lý Lớp 10

Động lực học

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.

1 Chi tiết

Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng

Vật lý Lớp 11

Dao động

Con lắc lò xo nối với cần rung tạo ngoại lực tuần hoàn F = F₀cos(2πft). Học sinh thấy giai đoạn chuyển tiếp rồi dao động ổn định với tần số f của ngoại lực, kéo f qua lại để dựng đường cộng hưởng A(f) có đỉnh tại tần số riêng f₀. Đổi lực cản để thấy đỉnh cộng hưởng nhọn hay tù; tắt ngoại lực để thấy dao động tắt dần.

1 Chi tiết

Nạp và xả tụ điện qua điện trở – đo hằng số thời gian RC

Vật lý Lớp 11

Điện trường

Thí nghiệm ảo mạch gồm nguồn E, điện trở R, tụ điện C và khoá K hai vị trí: gạt K sang 1 để nạp, sang 2 để xả tụ qua R. Vôn kế đo u_C, đồ thị u_C(t) vẽ trực tiếp và tự đánh dấu lúc u đạt mốc 63 % để đo τ, so với τ = RC. Bảng số liệu ghi t, u_C, i, điện tích q = Cu và năng lượng W = Cu²/2.

1 Chi tiết

Sóng ngang và sóng dọc – chuyển động của các phần tử

Vật lý Lớp 11

Sóng

Một dãy phần tử môi trường nhận dao động từ nguồn ở đầu trái; chuyển giữa sóng ngang (phần tử dao động vuông góc phương truyền) và sóng dọc (dao động dọc phương truyền, tạo chỗ nén và giãn). Một phần tử được tô đỏ để thấy nó chỉ dao động quanh vị trí cân bằng; bước sóng λ = v/f, chu kì T và đồ thị li độ của phần tử hiện trực tiếp khi đổi f, A, v.

1 Chi tiết

Hiệu ứng nhà kính và cân bằng năng lượng Trái Đất

Vật lý Lớp 10

Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường

Trái Đất nóng lên hay nguội đi là do cân bằng giữa năng lượng Mặt Trời nhận vào và bức xạ hồng ngoại phát ra. Chỉnh nồng độ khí nhà kính, độ phản xạ bề mặt (mây, băng) và hằng số Mặt Trời để xem nhiệt độ cân bằng thay đổi — cùng vòng phản hồi băng tan làm Trái Đất hấp thụ thêm nhiệt.

1 Chi tiết

Chuyên đề Vật lí 10 – vật lí trong nghề nghiệp, Trái Đất và bầu trời, vật lí với môi trường

Vật lý Lớp 10

Chuyên đề học tập

Ba chuyên đề học tập của Vật lí 10 trong một mẫu, chọn bằng tham số chuyên đề. Vật lí trong một số ngành nghề: máy nâng của nghề xây dựng, nông nghiệp hoặc vận hành thang máy nâng một tải trọng, tính công A = mgh, công suất P = F·v và hiệu suất của máy. Trái Đất và bầu trời: chọn vĩ độ và ngày trong năm rồi xem Mặt Trời mọc, lên cao nhất và lặn trên vòm trời, đo độ cao góc và độ dài ngày. Vật lí với môi trường: cân bằng năng lượng của Trái Đất, thay nồng độ CO₂ để thấy nhiệt độ trung bình bề mặt thay đổi.

1 Chi tiết

Định luật Hooke và áp suất chất lỏng

Vật lý Lớp 10

Biến dạng của vật rắn, áp suất chất lỏng

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.

1 Chi tiết

Lực từ tác dụng lên dòng điện và hạt tích điện

Vật lý Lớp 12

Từ trường

Chế độ Dây dẫn: đoạn dây dài l mang dòng điện I đặt trong từ trường đều B hợp góc α, lực từ F = BIl·sinα xác định bằng quy tắc bàn tay trái; kéo để xoay dây và thấy F thay đổi. Chế độ Hạt: hạt tích điện (proton hoặc electron) bay vào từ trường vuông góc, lực Lorentz f = |q|vB làm hạt chuyển động tròn bán kính r = mv/(|q|B), chu kì T = 2πm/(|q|B).

1 Chi tiết

PhET – Quang phổ của thể đen

Vật lý Lớp 12

Chuyên đề học tập

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.

1 Chi tiết

PhET – Bộ lắp ráp mạch điện: AC

Vật lý Lớp 12

Chuyên đề học tập

Lắp mạch với nguồn xoay chiều, điện trở, tụ điện và cuộn cảm rồi quan sát dòng điện đổi chiều theo thời gian. Học sinh dùng ampe kế, vôn kế và dao động kí ảo để xem dạng sóng và độ lệch pha. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

1 Chi tiết

PhET – Sự khuếch tán

Vật lý Lớp 12

Khí lí tưởng

Đặt hai loại phân tử ở hai ngăn rồi mở vách ngăn để xem chúng tự trộn lẫn vào nhau. Học sinh đổi nhiệt độ, khối lượng và bán kính phân tử để thấy quá trình khuếch tán nhanh chậm khác nhau. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

1 Chi tiết