Kho mô phỏng mở

Giá ống nghiệm ảo: cho HCl, H₂SO₄ hoặc acetic acid loãng tác dụng với magnesium, zinc, sắt, đồng, calcium carbonate, sodium carbonate, copper(II) oxide và dung dịch NaOH. Quan sát sủi bọt nhanh hay chậm, nhiệt độ, màu chất chỉ thị vạn năng; thử khí bằng que đóm cháy (hydrogen nổ lách tách) và nước vôi trong (carbon dioxide làm vẩn đục); thử dung dịch bằng NaOH (kết tủa trắng xanh của Fe²⁺…). So sánh acid mạnh với acid yếu cùng nồng độ trên đồ thị thể tích khí theo thời gian và viết phương trình chữ, phương trình hoá học.

Phòng thí nghiệm ảo về tinh chế. Kết tinh lại benzoic acid, salicylic acid hoặc acetanilide thô bằng lượng nước nóng tối thiểu, có lọc nóng, làm nguội với tốc độ chọn được, lọc chân không, rửa và sấy tới khối lượng không đổi, rồi tính phần trăm thu hồi. Kiểm tra độ tinh khiết bằng máy đo nhiệt độ nóng chảy, nhận biết chất chưa biết qua nhiệt độ nóng chảy, khối lượng riêng và sắc kí lớp mỏng, tinh chế sản phẩm lỏng bằng phễu chiết và chất làm khan, và cân pha chế phẩm theo công thức.

Tự vẽ công thức Lewis cho 22 phân tử và ion (H₂O, NH₃, CO₂, CO, O₃, NO₃⁻, SO₄²⁻, ClO₃⁻, PCl₅, SF₆, XeF₄…): chạm liên kết để đổi bậc, chạm nguyên tử để thêm cặp electron riêng; mô phỏng đếm electron hoá trị, kiểm tra quy tắc octet (cho phép octet không đầy đủ của B và octet mở rộng từ chu kì 3) và tính điện tích hình thức FC = V − N − B/2 trên từng nguyên tử để chọn công thức tốt nhất. Chế độ Cộng hưởng vẽ các cấu trúc của CO₃²⁻, NO₃⁻, NO₂⁻, O₃, SCN⁻, benzene và dạng lai; chế độ Liên kết cho – nhận tạo NH₄⁺, H₃O⁺, H₃N→BF₃, Al₂Cl₆; có sơ đồ chấm – chéo.

Mỗi lần chạy, máy chọn ngẫu nhiên một nồng độ bị giấu cho mẫu HCl, giấm, nước quả hoặc H₂O₂ hiệu thuốc. Chuẩn độ bằng NaOH chuẩn với phenolphthalein hoặc bằng KMnO₄ trong môi trường acid (tự chỉ thị), đọc burette tới 0,05 mL ở khung phóng to, làm lần thô rồi các lần chính xác tới khi có hai số liệu trùng khớp. Tự tính nồng độ (mol/L, g/L hoặc %) rồi kiểm tra: máy báo sai số và hiện lời giải đầy đủ.

Một khu nghỉ biển giả định đi qua các giai đoạn của mô hình Butler: thăm dò, tham gia, phát triển, củng cố, đình trệ, rồi suy thoái, ổn định hoặc hồi sinh. Học sinh đặt tốc độ tăng nhu cầu khách, mức đầu tư và tỉ lệ doanh nghiệp địa phương, bật hạn ngạch khách, phân vùng bảo vệ hay du lịch sinh thái từ năm tự chọn, rồi so lượng khách với sức chứa vật lí, sinh thái và xã hội; xem chi tiêu, thu nhập rò rỉ ra ngoài, việc làm, chất lượng môi trường và thái độ người dân (thang Doxey).

Một vùng giả định có lưu vực phía bắc mưa nhiều, ít dân và lưu vực phía nam khô hạn, có thành phố và đồng ruộng tưới. Bản đồ tô màu nơi thừa, nơi thiếu nước; học sinh đặt lượng mưa, dân số, tốc độ tăng dân số, diện tích tưới và mức thu nhập, rồi xây hồ chứa, công trình chuyển nước, nhà máy khử mặn, khoan thêm giếng hoặc tiết kiệm nước. Trong 30 năm, mô phỏng tính cân bằng nước, tỉ lệ nước bị khai thác, chỉ số Falkenmark, khan hiếm vật lí hay kinh tế, mực nước ngầm hạ thấp, xâm nhập mặn, đất nhiễm mặn, chi phí, năng lượng và tác động tới sông.

Nối các monomer có hai nhóm chức thành mạch polymer: diacid + diol tạo PET (liên kết ester), diamine + diacid hoặc dichloride của diacid tạo nylon-6,6 (liên kết amide), amino acid tạo chuỗi peptide. Mỗi liên kết tách ra một phân tử H₂O hoặc HCl; mô phỏng hiện mắt xích lặp lại, khối lượng mạch, so sánh với trùng hợp ethylene và cho thuỷ phân mạch trở lại monomer.

Chọn phản ứng (2H₂ + O₂ → 2H₂O, N₂ + 3H₂ → 2NH₃, CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O, Fe + S → FeS), đặt lượng hai chất tham gia theo số hạt, số mol hoặc gam rồi cho phản ứng. Hình hạt cho thấy chất nào hết, chất nào còn dư; bảng mol – khối lượng tính lượng dư, lượng sản phẩm theo lí thuyết và hiệu suất khi nhập lượng sản phẩm thu được thực tế.

Màn Giới thiệu: kéo khối sắt, khối gạch, cốc nước, cốc dầu ăn lên hai bếp (núm kéo lên để đun, kéo xuống để làm lạnh), chồng khối lên nhau hoặc thả khối vào cốc, đặt nhiệt kế để đo; nhiệt truyền từ vật nóng sang vật lạnh và ra không khí, vật có nhiệt dung nhỏ nóng nhanh hơn, nước sôi ở 100 °C thì hoá hơi. Màn Hệ thống: lắp chuỗi nguồn (vòi nước, Mặt Trời có mây, ấm đun trên bếp, người đạp xe) → bộ chuyển hoá (máy phát điện, pin Mặt Trời) → thiết bị (đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang, ấm đun nước điện, quạt) và theo dõi các khối năng lượng đổi dạng ở từng khâu, phần hao phí toả ra dưới dạng nhiệt. Phỏng theo mô phỏng "Energy Forms and Changes" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Đun nóng hoặc làm lạnh để thấy hạt chất xếp lại giữa thể rắn, lỏng, khí — mỗi hạt chuyển động thật theo lực hút–đẩy giữa các phân tử, không phải hoạt cảnh dựng sẵn. Màn Trạng thái cho đun/làm lạnh trong bình kín có nắp bật mở khi quá nóng; màn Chuyển pha cho nén bằng pit-tông kéo tay, bơm thêm hạt, đọc áp kế, bình có thể nổ nếu nén quá mạnh khi đang nóng. Phỏng theo mô phỏng "States of Matter: Basics" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Người trượt gắn trên một đường ray cong (chọn máng đơn, vòng lặp hoặc giếng đôi, hoặc tự vẽ ở Sân chơi). Động năng và thế năng đổi cho nhau khi trượt; bật ma sát thì một phần cơ năng chuyển thành nhiệt. Vào vòng lặp với tốc độ quá thấp, người trượt sẽ rời khỏi ray và bay tự do. Phỏng theo mô phỏng "Energy Skate Park" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Hai màn hình: Tình huống đặt hai điểm vào ba bối cảnh quen thuộc (hai nhà trên một con phố, nhiệt độ trong ngày, độ cao so với mực nước biển) để đọc hiệu có dấu b − a và khoảng cách |a − b|; Trục số cho kéo hoặc gõ số hai điểm a, b (kể cả số thập phân, số âm) trên một trục ngang/dọc trừu tượng và so sánh b − a với |a − b| = |b − a|. Phỏng theo mô phỏng "Number Line: Distance" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Kéo hai "bàn tay" lên xuống trên hai cột dọc sao cho tỉ số hai độ cao đúng bằng tỉ số mục tiêu; nền đổi màu liên tục theo mức độ gần đúng. Màn Khám phá cho chọn tỉ số mục tiêu có sẵn (1 : 1 đến 5 : 6); màn Tự đặt tỉ số cho học sinh tự chọn hai số a, b làm tỉ số của riêng mình rồi thử ghép đúng. Mỗi tay kéo được độc lập bằng ngón tay riêng trên màn hình cảm ứng. Phỏng theo mô phỏng "Ratio and Proportion" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Lắp tối đa 3 "máy" biến đổi nối tiếp để biến đầu vào thành đầu ra. Bốn màn hình: Hình mẫu (chuỗi máy xoay, lật, thu/phóng, đổi màu một hình vẽ), Số (bảng giá trị vào – ra của chuỗi máy cộng/trừ/nhân/chia), Phương trình (suy ra công thức y = ax + b của chuỗi máy và đồ thị tương ứng), Bí ẩn (đoán các máy đang ẩn trong hộp qua nhiều lần thử, 4 cấp độ). Phỏng theo mô phỏng "Function Builder" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Bốn màn hình: Khám phá (kéo thanh trượt a, b, c, tách riêng từng hạng tử ax², bx, c), Tổng quát (hệ số nguyên đổi bằng nút bấm, bật/tắt đỉnh, trục đối xứng, nghiệm, giao Oy), Dạng đỉnh (kéo trực tiếp điểm đỉnh để đổi h, k) và Tiêu điểm - đường chuẩn mở rộng (kéo tiêu điểm và một điểm trên parabol để thấy hai khoảng cách luôn bằng nhau). Phỏng theo mô phỏng "Graphing Quadratics" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Cân hai đĩa: đặt vật hình khối, tấm số hoặc tấm x lên hai đĩa để tạo và kiểm tra một đẳng thức, rồi dùng các phép biến đổi (cộng, trừ, nhân, chia cùng một lượng ở hai vế) để đưa phương trình bậc nhất một ẩn về dạng x = số. Năm màn hình: Cơ bản (vật hình khối có khối lượng ẩn), Số (tấm số dương/âm, cặp triệt tiêu), Biến x (tấm x và tấm đơn vị), Phép tính (áp phép biến đổi lên cả hai vế của ax + b = cx + d, tính bằng phân số chính xác) và Trò chơi (4 cấp, giải phương trình tìm x). Phỏng theo mô phỏng "Equality Explorer" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Bắn photon vi sóng, hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy hoặc tia tử ngoại vào từng phân tử khí (CO, N2, O2, CO2, H2O, NO2, O3) và quan sát phân tử quay, rung, phát sáng, vỡ ra hay để photon xuyên qua tuỳ năng lượng ánh sáng và cấu tạo phân tử. Màn hình Nhiều phân tử minh hoạ vì sao khí nhà kính (CO2, H2O) tán xạ lại hồng ngoại còn N2, O2 thì để xuyên qua. Phỏng theo mô phỏng "Molecules and Light" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Thả khối vào bể chất lỏng để thấy ba lực cùng tác dụng: trọng lực P, lực đẩy Archimedes F_A = d·V_chìm, và phản lực N của đáy bể khi khối tì đáy. Màn So sánh đặt hai khối cùng khối lượng, cùng thể tích hoặc cùng khối lượng riêng để tìm đại lượng quyết định nổi/chìm; màn Khám phá cho chọn chất và chất lỏng tự do, đọc lực đẩy và mực nước bể trực tiếp. Phỏng theo mô phỏng "Buoyancy: Basics" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Khối lượng riêng D = m/V quyết định một vật chìm hay nổi trong nước. Chọn chất hoặc tự đặt khối lượng, thể tích để xem khối chìm/nổi và đọc mực nước bể 100 L dâng lên; so sánh bốn khối cùng khối lượng, cùng thể tích hoặc cùng khối lượng riêng; đo khối lượng, thể tích của năm khối bí ẩn rồi tính D để đoán đúng chất. Phỏng theo mô phỏng "Density" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Kéo tự do một thanh nam châm quanh một hoặc hai cuộn dây nối với bóng đèn (thêm được vôn kế song song): đèn chỉ sáng khi từ thông qua cuộn dây đang biến thiên, đứng yên dù rất gần thì đèn tắt. Kéo nhanh hơn, đưa nam châm đúng trục cuộn dây, dùng thêm cuộn thứ hai hoặc tăng cường độ nam châm đều làm đèn sáng hơn; lật cực hoặc đổi chiều kéo thì vôn kế lệch ngược lại. Bật hiển thị đường sức từ để thấy các đường khép kín quanh nam châm đổi dạng theo vị trí và cực. Phỏng theo mô phỏng "Faraday's Law" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Người trượt gắn trên một đường ray hình máng, hoặc trên đường ray tự vẽ ở màn Sân chơi. Kéo người trượt lên cao rồi thả tay để xem động năng và thế năng đổi cho nhau; bật ma sát thì một phần cơ năng chuyển thành nhiệt và người trượt dừng dần. Phỏng theo mô phỏng "Energy Skate Park: Basics" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Kéo đầu đo áp suất xuống các độ sâu khác nhau trong bể để đọc p = p₀ + ρgh. Đổi chất lỏng, đổi trọng lực, bật/tắt khí quyển ở bể vuông; sang bể nhiều ngăn rộng hẹp khác nhau để thấy áp suất chỉ phụ thuộc độ sâu chứ không phụ thuộc hình dạng bể; sang bể bí ẩn để đo áp suất rồi suy ra khối lượng riêng của một chất lỏng chưa biết. Phỏng theo mô phỏng "Under Pressure" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Bắn photon (ánh sáng trắng hoặc đơn sắc chọn bước sóng) vào một nguyên tử hydrogen: tab Thực nghiệm cho quang phổ đo được của nguyên tử thật (che trong hộp kín), sáu tab còn lại là dự đoán của các mô hình Bi-a, Mứt nho, Hành tinh cổ điển, Bohr, de Broglie và Lượng tử. Máy quang phổ ghi bước sóng photon phát ra, giản đồ mức năng lượng Eₙ = −13,6/n² eV cho thấy vì sao chỉ Bohr và các mô hình sau đó mới cho quang phổ vạch đúng như thực nghiệm. Phỏng theo mô phỏng "Models of the Hydrogen Atom" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Chọn nguyên tố rồi kéo neutron vào/ra hạt nhân để dựng các đồng vị (Z ≤ 10), xem số khối, độ bền và tỉ lệ mỗi đồng vị có trong tự nhiên. Màn hình Trộn đồng vị cho thả từng nguyên tử vào ống nghiệm để tự tính nguyên tử khối trung bình của hỗn hợp và so với hỗn hợp có sẵn trong tự nhiên. Phỏng theo mô phỏng "Isotopes and Atomic Mass" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.