Mô phỏng Vật lý

Ném vật với vận tốc đầu v0, góc α so với phương ngang, gia tốc trọng trường g. Hiện quỹ đạo, tầm xa L = v0²·sin(2α)/g, độ cao cực đại và thời gian bay. Bấm Bắn để chạy lại.

Làm nóng, làm lạnh, nén, giãn các chất neon, argon, oxygen, nước và quan sát phân tử ở thể rắn, lỏng, khí. Học sinh đọc giản đồ pha, đồ thị thế năng tương tác và theo dõi nhiệt độ trong quá trình chuyển thể. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Cho người trượt trên đường ray tự vẽ, xem cột động năng, thế năng, nhiệt năng đổi theo vị trí. Học sinh chỉnh ma sát, khối lượng, độ cao và cả trọng trường của hành tinh khác để kiểm chứng định luật bảo toàn cơ năng. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Chọn vật, góc bắn, tốc độ ban đầu, độ cao rồi bắn và đo tầm xa, độ cao cực đại bằng thước ảo. Học sinh bật sức cản không khí để so sánh quỹ đạo thực tế với quỹ đạo parabol lí tưởng. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Thả đồng thời hai vật khác khối lượng và tiết diện từ cùng độ cao. Tắt sức cản: hai vật chạm đất cùng lúc, v = gt. Bật sức cản: vật nhẹ, cản lớn đạt vận tốc tới hạn và rơi chậm hơn. Đồ thị v(t) và quãng đường rơi cập nhật theo thời gian thực.

Thước có độ chia nhỏ nhất thay đổi được đo một thanh kim loại nhiều lần; mỗi lần đo xuất hiện sau nửa giây kèm hình phóng to chỗ đọc vạch chia. Các kết quả đo rơi rải rác quanh một giá trị do sai số ngẫu nhiên, còn sai số hệ thống làm cả chùm điểm lệch hẳn khỏi giá trị thật. Chương trình tính giá trị trung bình, sai số tuyệt đối từng lần, sai số tuyệt đối trung bình, cộng sai số dụng cụ để ra sai số tuyệt đối của phép đo, rồi viết kết quả dạng x̄ ± Δx và sai số tỉ đối theo phần trăm.

Trục Trái Đất nghiêng 23,5° nên độ cao Mặt Trời lúc giữa trưa và độ dài ngày đổi theo vĩ độ và theo ngày trong năm. Chọn nơi quan sát và ngày để xem đường đi của Mặt Trời trên bầu trời, giải thích vì sao Việt Nam có hai lần Mặt Trời qua thiên đỉnh còn vùng cực có ngày trắng đêm đen.

Hai xe khối lượng m₁, m₂ chuyển động với vận tốc v₁, v₂ trên đệm khí rồi va chạm đàn hồi hoặc mềm (dính vào nhau). Đồ thị động lượng p₁, p₂ và tổng p theo thời gian cho thấy tổng động lượng không đổi; bảng so sánh động lượng và động năng trước – sau va chạm. Kéo xe để đổi vị trí xuất phát.

Ba chuyên đề học tập của Vật lí 11 trong một mẫu, chọn bằng tham số chuyên đề. Trường hấp dẫn: kéo để đổi bán kính quỹ đạo của vệ tinh quanh Trái Đất, xem gia tốc trọng trường g = GM/r², tốc độ dài và chu kì quay, tìm quỹ đạo địa tĩnh. Truyền thông tin bằng sóng vô tuyến: xem tín hiệu âm tần, sóng mang và sóng đã điều biên AM hoặc điều tần FM chạy theo thời gian. Mở đầu điện tử học: mạch chỉnh lưu nửa chu kì hoặc cả chu kì, thêm tụ lọc để thấy điện áp một chiều bớt nhấp nhô.

Vật nặng m gắn lò xo độ cứng k, kéo ra biên độ A rồi thả. Quan sát vật dao động và đồ thị li độ x(t); chu kỳ T = 2π√(m/k) hiện ngay để so sánh khi đổi m, k.

Mạch kín gồm nguồn (suất điện động E, điện trở trong r) và biến trở R. Kéo con chạy biến trở ngay trên sơ đồ để thấy I = E/(R + r), hiệu điện thế mạch ngoài U = IR = E − Ir, công suất P = I²R và hiệu suất H = U/E thay đổi; đồ thị P(R) cho thấy công suất mạch ngoài lớn nhất khi R = r. Dòng electron chạy nhanh hay chậm theo I.

Đổi diện tích bản tụ, khoảng cách hai bản và hiệu điện thế để xem điện dung, điện tích tích được và năng lượng của tụ. Học sinh nối tụ vào mạch có bóng đèn để quan sát quá trình nạp và phóng điện. 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 điện tích dương, âm lên màn hình và dùng cảm biến để đo vectơ cường độ điện trường tại từng điểm. Học sinh vẽ đường đẳng thế, đo hiệu điện thế và nhận ra dạng điện trường của điện tích điểm và của lưỡng 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.

Cho Mặt Trời, Trái Đất, Mặt Trăng và vệ tinh hút nhau rồi tắt lực hấp dẫn để xem quỹ đạo biến mất. Học sinh đổi khối lượng, vị trí ban đầu và quan sát vectơ lực, vectơ vận tốc dọc theo quỹ đạo. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Hai điện tích điểm q₁, q₂ cách nhau d. Vẽ đường sức điện, lực Coulomb F = k|q₁q₂|/r² giữa hai điện tích và vectơ cường độ điện trường E = E₁ + E₂ tại điểm thử. Kéo điểm thử đi khắp mặt phẳng để thấy E đổi hướng và độ lớn; kéo hai điện tích để đổi khoảng cách.

Đổi chiều dài dây, khối lượng, biên độ và đo chu kì con lắc bằng đồng hồ bấm giây ảo. Học sinh phát hiện chu kì chỉ phụ thuộc chiều dài dây và gia tốc trọng trường, không phụ thuộc khối lượng. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Tạo sóng trên dây, đổi tần số, biên độ, sức căng; quan sát sóng dừng. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Tạo sóng nước, sóng âm hoặc ánh sáng từ một hay hai nguồn và quan sát các vân giao thoa. Học sinh đổi tần số, khoảng cách hai nguồn, bề rộng khe để thấy vị trí vân sáng, vân tối 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.

Đổi bán kính quỹ đạo của vệ tinh quanh Trái Đất để xem cường độ trường hấp dẫn g = GM/r², tốc độ dài và chu kì quay thay đổi thế nào. Mô phỏng chỉ ra bán kính cho chu kì đúng 24 giờ — quỹ đạo địa tĩnh mà các vệ tinh viễn thông phải dùng để luôn đứng yên so với một điểm trên mặt đất.

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.

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.

Kéo hoặc nén pít-tông trong xi lanh kín ở nhiệt độ không đổi. Áp suất đo được luôn thỏa p·V = hằng số; đồ thị p–V là đường hypebol còn p–(1/V) là đường thẳng qua gốc, đúng như cách nhận ra định luật Boyle từ số liệu thí nghiệm.

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.

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).