Mô phỏng Trung học cơ sở

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.

Lát cắt hai mảng kiến tạo trôi trên lớp manti có dòng đối lưu. Chọn kiểu ranh giới: hai mảng tách xa nhau (magma trào lên tạo sống núi ngầm, vỏ đại dương mới), xô vào nhau (mảng đại dương chúi xuống dưới mảng lục địa, sinh động đất, núi lửa và dãy núi cao) hoặc trượt ngang qua nhau (đứt gãy, động đất). Kéo mảng bằng tay hoặc bấm Chạy để mảng dịch chuyển theo tốc độ thật vài cm mỗi năm; hiện số năm và quãng đường đã dịch chuyển. Góc trên phải là lát cắt các lớp của Trái Đất với độ sâu thật.

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.

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.

Chọn mốc thời gian (thời tiền công nghiệp, năm 1950, hiện nay) hoặc tự đổi nồng độ khí nhà kính rồi xem tia hồng ngoại bị giữ lại và nhiệt độ bề mặt tăng. Học sinh đổi lượng mây, loại bề mặt và ghi lại ảnh hưởng tới nhiệt độ của Trái Đất. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Bản đồ Việt Nam tự vẽ với bốn tuyến cắt ngang ở khoảng 22°B, 16°B, 12°B và 10°B. Chọn một tuyến để xem lát cắt tây – đông: núi cao ở phía tây và bắc, đồi chuyển tiếp, đồng bằng ở phía đông rồi tới thềm lục địa dưới Biển Đông; kéo con trỏ dọc lát cắt để đọc độ cao từng nơi và tên dạng địa hình. Bật lớp khoáng sản và lọc theo nhóm để thấy vị trí than Quảng Ninh, dầu khí thềm lục địa phía nam, bô-xít Tây Nguyên, a-pa-tit Lào Cai, sắt Hà Tĩnh và các mỏ khác.

Bản đồ Việt Nam tô theo ba nhóm đất chính: đất feralit ở vùng đồi núi thấp (khoảng 65% diện tích), đất phù sa ở các đồng bằng (khoảng 24%) và đất mùn núi cao (khoảng 11%). Bên phải là sườn núi từ đồng bằng lên đỉnh: kéo mũi tên độ cao để thấy đất và sinh vật đổi theo đai cao — đai nhiệt đới gió mùa, đai cận nhiệt đới gió mùa trên núi và đai ôn đới gió mùa trên núi (chỉ có ở Hoàng Liên Sơn, trên 2 600 m). Đổi giữa miền Bắc và miền Nam để thấy ranh giới đai thấp dâng cao hơn ở phía nam.

Cảnh biển – núi hoạt hình: nước biển bốc hơi dưới sức nóng Mặt Trời (nhiệt độ càng cao bốc hơi càng nhanh), hơi nước bay lên theo gió, ngưng tụ thành mây, mưa rơi xuống núi rồi theo dòng chảy mặt và nước ngầm trở về biển. Đếm số hạt nước ở từng giai đoạn. Ô nhỏ bên phải: Mặt Trăng (kéo được) hút nước biển tạo thuỷ triều, mực nước biển trong cảnh dâng lên, hạ xuống theo chu kì khoảng 12 giờ 25 phút.

Cốc chứa dung dịch acid hoặc base có sẵn chất chỉ thị (quỳ tím, phenolphthalein hoặc giấy pH vạn năng). Học sinh nhỏ từng mL HCl hoặc NaOH từ hai burette (bấm nút hoặc chạm vào cốc), thấy màu chỉ thị đổi, kim trên thang pH dịch chuyển và đường cong pH theo thể tích. Số mol H⁺, OH⁻ và phương trình trung hoà hiện liên tục để đối chiếu điểm trung hoà.

Kéo thanh nam châm ra vào cuộn dây (bằng tay hoặc tự động), kim điện kế lệch theo tốc độ và số vòng dây; dừng nam châm thì kim về 0. Chuyển sang chế độ nam châm quay để thấy suất điện động đổi chiều tuần hoàn – dòng điện xoay chiều. Đồ thị suất điện động theo thời gian, số đường sức từ qua cuộn dây và chiều dòng cảm ứng hiện liên tục.

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.

Kéo thanh phóng đại (hoặc bấm từng cấp) để đi từ tế bào → mô → cơ quan → hệ cơ quan → cơ thể ở người (tế bào cơ tim → mô cơ tim → tim → hệ tuần hoàn → cơ thể) và ở cây (tế bào thịt lá → mô mềm → lá → hệ chồi → cây). Mỗi cấp có hình minh hoạ chuyển cảnh mượt, tên và vai trò; chế độ tự chạy trình chiếu cả chuỗi.

Quần thể bướm đêm gồm cá thể màu sáng (dd) và màu tối (DD, Dd) đậu trên thân cây. Mỗi thế hệ chim ăn nhiều hơn những con nổi bật trên nền, các con sống sót sinh sản tạo thế hệ mới; tần số allele và tỉ lệ kiểu hình đổi dần theo đồ thị. Đổi màu nền (chạm vào thân cây, hoặc để nền tối dần do ô nhiễm công nghiệp) và áp lực chọn lọc để thấy hướng tiến hoá thay đổi.

Chọn thiết bị (đèn sợi đốt, đèn LED, quạt điện, ấm đun nước, xe máy, pin mặt trời): các hạt năng lượng chảy từ nguồn vào thiết bị rồi tách thành phần có ích (xanh) và phần hao phí (đỏ, thường là nhiệt) theo hiệu suất. Thanh năng lượng và bộ đếm cho thấy tổng năng lượng ra luôn bằng năng lượng vào; kéo thanh hiệu suất để so sánh thiết bị tiết kiệm và lãng phí năng lượng.

Học sinh kéo vật đặt lên thước sao cho một đầu trùng vạch 0, đọc số đo theo độ chia nhỏ nhất (ĐCNN) và thấy sai số đọc. Sau đó thả vật vào bình chia độ: mực nước dâng lên, đọc V₁, V₂ và tính thể tích vật V = V₂ − V₁. Đổi ĐCNN của thước và bình để thấy kết quả ghi thay đổi theo dụng cụ.

Đòn bẩy có điểm tựa ở giữa (bập bênh, cân) hoặc ở một đầu (xe cút kít). Kéo hai vật/lực dọc theo thanh để đổi cánh tay đòn d₁, d₂; thanh nghiêng về phía có moment lớn hơn, cân bằng khi F₁·d₁ = F₂·d₂. Moment mỗi bên, lực cần thiết để cân bằng và kết luận lợi về lực hiện liên tục.

Tim bốn ngăn co bóp đẩy máu theo vòng tuần hoàn nhỏ (tim → phổi → tim) và vòng tuần hoàn lớn (tim → cơ thể → tim); máu đổi màu đỏ tươi/đỏ thẫm khi trao đổi khí ở phổi và ở tế bào. Chọn hoạt động (ngủ, nghỉ, đi bộ, chạy) để thấy nhịp tim, huyết áp, lưu lượng máu và nhịp thở, thể tích khí thay đổi; điện tâm đồ và phổi phồng xẹp theo thời gian thực.

Nửa trên: tia sáng đi từ môi trường n₁ sang n₂, kéo nguồn sáng để đổi góc tới, thấy góc khúc xạ theo định luật Snell n₁·sin i = n₂·sin r và hiện tượng phản xạ toàn phần khi vượt góc tới hạn. Nửa dưới: vật sáng đặt trước thấu kính hội tụ hoặc phân kì, kéo vật để đổi khoảng cách d, ba tia đặc biệt dựng ảnh và công thức 1/f = 1/d + 1/d′ cho vị trí, tính chất, độ phóng đại của ảnh.

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 khối vật thả vào bình chất lỏng: vật chìm, lơ lửng hay nổi tuỳ khối lượng riêng của vật so với chất lỏng. Mũi tên trọng lực P và lực đẩy F_A = d·V_chìm đổi độ dài theo phần thể tích ngập; kéo đầu đo áp suất lên xuống trong chất lỏng để thấy p = d·h tăng theo độ sâu. Bảng số liệu và kết luận nổi/chìm hiện liên tục.

Một khối gỗ đặt trên mặt bàn được kéo bằng lực kế lò xo. Học sinh kéo móc lực kế (hoặc thanh trượt) để tăng lực kéo: lò xo dãn tỉ lệ với lực, kim chỉ số đo; vật chỉ bắt đầu trượt khi lực kéo vượt lực ma sát nghỉ cực đại. Đổi khối lượng để thấy trọng lượng P = 10·m và lực ma sát tăng theo; đổi bề mặt (băng, gỗ, bê tông, cao su) để so sánh độ nhám; các mũi tên lực cho thấy hai lực cân bằng khi vật đứng yên.

Mạch gồm pin, công tắc, bóng đèn, ampe kế mắc nối tiếp và vôn kế mắc song song với đèn. Bấm công tắc để đóng/ngắt: electron chạy trong dây, đèn sáng theo công suất, ampe kế và vôn kế hiện số đo; đổi số pin, số đèn và cách mắc (nối tiếp/song song) để so sánh I, U. Cảnh phụ: cọ xát thước nhựa vào vải rồi đưa lại gần vụn giấy để thấy hiện tượng nhiễm điện.

Mô hình quả cầu – que của methane CH₄, ethane C₂H₆, propane C₃H₈ và ethylene C₂H₄ tự xoay trong không gian; kéo để xoay theo ý muốn. Bảng bên cạnh đếm số liên kết C–H, C–C đơn, C=C đôi, góc liên kết, công thức cấu tạo, và phương trình đốt cháy đã cân bằng (kèm phản ứng cộng bromine của alkene) để phân biệt hydrocarbon no và không no.

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.