Mô phỏng Trung học cơ sở

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.

Cầu phân áp gồm một cảm biến (quang điện trở LDR hoặc nhiệt điện trở NTC) và một biến trở tạo ra điện áp Vout, đưa vào transistor hoặc mạch so sánh để bật đèn LED, quạt hay còi. Kéo thanh ánh sáng hoặc nhiệt độ để xem điện trở cảm biến, Vout và dòng qua tải thay đổi; đồ thị cho đường đặc tính của cảm biến và Vout kèm ngưỡng chuyển. Đổi chỗ cảm biến lên nhánh trên hay xuống nhánh dưới để đảo tác dụng: bật khi tối hay khi sáng, báo lạnh hay báo nóng.

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.

Bốn tình huống tai nạn điện thường gặp trong nhà: chạm vào dây pha hở, cầm thiết bị có vỏ kim loại bị rò điện, sửa điện khi chưa cắt nguồn và thả diều vướng đường dây. Học sinh chọn điện trở của người, việc đi dép cách điện và biện pháp bảo vệ (nối đất vỏ thiết bị, aptomat chống giật RCD 30 mA), rồi bấm Chạm vào dây để thấy dòng điện I = U/R chạy qua người, giá trị tính bằng miliampe đặt trên thang mức độ nguy hiểm và thời gian tiếp xúc. Aptomat chống giật ngắt mạch trong 0,1 giây còn nối đất làm điện áp tiếp xúc giảm xuống mức an toàn.

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.

Ngôi nhà có chín đồ dùng điện quen thuộc kèm công suất thật: đèn LED 9 W, quạt 60 W, ti vi 100 W, tủ lạnh, nồi cơm điện 700 W, máy giặt 500 W, bàn là 1000 W, ấm siêu tốc 1800 W và điều hoà 900 W. Học sinh bấm để bật hoặc tắt từng thiết bị, bấm mũi tên để tăng giảm số giờ dùng mỗi ngày, rồi xem điện năng A = P(kW) × t(h) của từng thiết bị, tổng số kWh cả tháng và tiền điện tính theo biểu giá bậc thang của EVN.

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.

Kéo thực phẩm vào bữa sáng, bữa trưa, bữa tối và bữa phụ để lên thực đơn một ngày. Mô phỏng cộng năng lượng (kcal, kJ), chất bột đường, chất đạm, chất béo, chất béo bão hoà, đường, chất xơ, muối, vitamin C, canxi và sắt rồi so với nhu cầu tham khảo theo tuổi, giới tính, mức vận động. Xem thêm mô hình đĩa ăn (tỉ lệ các nhóm thực phẩm) và nhãn dinh dưỡng đèn giao thông của từng món.

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.

Một mẫu thực phẩm được để ở nhiệt độ tuỳ chọn: vi khuẩn trên thực phẩm nhân đôi theo thời gian thế hệ phụ thuộc nhiệt độ, nhanh nhất trong vùng nguy hiểm 5–60 °C và gần như dừng lại trong tủ lạnh 0–5 °C hay ngăn đông −18 °C. Học sinh kéo nhiệt kế để đổi nhiệt độ, chọn phương pháp bảo quản (để ngoài, tủ lạnh, đông lạnh, phơi khô, muối chua, đóng hộp) rồi bấm Chạy để xem số vi khuẩn, đồ thị theo thời gian và thời điểm thực phẩm hỏng.

Mạch điện đơn giản gồm dãy pin nối tiếp, một điện trở và một ampe kế. Kéo thanh trượt đổi hiệu điện thế U và điện trở R, quan sát dòng điện I = U/R thay đổi qua cỡ chữ phương trình, số pin, mật độ chấm tạp chất trong điện trở, mũi tên và hạt điện tích chạy trong mạch. Ghi lại các phép đo vào bảng và xem đồ thị I theo U để rút ra quy luật tỉ lệ thuận, tỉ lệ nghịch. Phỏng theo mô phỏng "Ohm's Law" 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.

Minh hoạ (a + b)², (a − b)² và a² − b² bằng diện tích hình vuông, hình chữ nhật. Học sinh kéo nút để đổi a, b, bấm Tách/Ghép để xem các mảnh tách ra hoặc ghép lại: a² − b² cắt thành hai mảnh rồi xếp lại thành hình chữ nhật (a + b)(a − b). Công thức với số cụ thể cập nhật theo hình.

Chùm tia sáng Mặt Trời cùng bề rộng chiếu xuống Trái Đất: ở xích đạo tia chiếu gần thẳng góc nên năng lượng tập trung, càng về hai cực góc chiếu càng nhỏ, cùng lượng nhiệt trải trên diện tích rộng hơn nên lạnh hơn. Kéo điểm quan sát dọc theo rìa Trái Đất (hoặc thanh trượt vĩ độ) để thấy góc chiếu, độ trải rộng, nhiệt độ trung bình ước tính và đới khí hậu (nhiệt đới, ôn đới, hàn đới với ranh giới 23°27′ và 66°33′). Kéo thanh CO₂ để thấy khí nhà kính giữ lại bức xạ nhiệt làm Trái Đất nóng lên.

Hình trụ, hình nón, hình cầu (kèm lăng trụ đứng tam giác đều và hình chóp tứ giác đều) dựng 3D xoay được. Học sinh kéo bán kính, chiều cao, bấm trải mặt xung quanh để thấy hình trụ thành hình chữ nhật 2πr × h và hình nón thành hình quạt bán kính l; công thức Sxq, Stp, V cùng số đo hiện tại và mặt cắt (vuông góc với trục hoặc qua trục) cập nhật liên tục.

Mô hình 3D của hình trụ, hình nón, hình cầu xoay được bằng cách kéo chuột/ngón tay. Kéo thanh trượt bán kính R và chiều cao h để thấy hình thay đổi cùng các công thức diện tích xung quanh, diện tích toàn phần và thể tích (Sxq = 2πRh, V = πR²h; Sxq = πRl, V = ⅓πR²h; S = 4πR², V = ⁴⁄₃πR³) với số cụ thể.

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.

Một mẫu số liệu (chiều cao, cân nặng hoặc thời gian tự học của học sinh) được ghép nhóm theo độ rộng nhóm chọn được. Bảng tần số n_i, tần số tương đối f_i = n_i/n·100% và biểu đồ cột (histogram) cập nhật ngay khi kéo thanh đổi độ rộng nhóm; bấm vào cột để xem các giá trị thuộc nhóm; bấm “Dữ liệu mới” để lấy mẫu khác.