Kho mô phỏng mở

Phòng thí nghiệm ảo về tính chất tập hợp. Hoà tan glucose, urea, ethylene glycol, sodium chloride, calcium chloride hoặc acetic acid vào nước, hoặc naphthalene, acetic acid vào benzene, rồi đo nhiệt độ đông đặc từ đường làm lạnh, nhiệt độ sôi khi đun hồi lưu, độ giảm áp suất hơi bằng áp kế dầu và áp suất thẩm thấu qua màng bán thấm. Vẽ ΔT theo nồng độ molan, tìm khối lượng mol của chất tan chưa biết từ ΔTđ, tính hệ số Van 't Hoff khi chất phân li (NaCl, CaCl₂) và khi kết hợp (acetic acid nhị hợp trong benzene).

Ghép hai thấu kính mỏng sát nhau hoặc cách nhau một khoảng rồi đo tiêu cự của hệ trên màn: 1/F = 1/f₁ + 1/f₂ − d/(f₁f₂), ghép sát thì độ tụ P = P₁ + P₂ (điôp). Ba bài thực hành dùng kim và khử thị sai: đo tiêu cự thấu kính phân kì nhờ thấu kính hội tụ, đo tiêu cự gương cầu lồi nhờ thấu kính hội tụ, đo chiết suất chất lỏng bằng thấu kính chất lỏng giữa thấu kính hội tụ và gương phẳng. Quy ước dấu Descartes, khoảng cách tính bằng cm, có bảng kết quả và nhiệm vụ tự kiểm tra.

Chọn hai tập hợp nhỏ A và B, xem A × B như một lưới các cặp có thứ tự; chạm vào các cặp (hoặc kéo mũi tên) để tạo một quan hệ được biểu diễn cùng lúc bằng đồ thị, sơ đồ mũi tên, tập các cặp có thứ tự và bảng, kèm tập xác định, tập đích và tập giá trị. Mô phỏng kiểm tra quan hệ có phải là hàm số không, hàm số có là đơn ánh, toàn ánh, song ánh không; trên một tập hợp, mô phỏng kiểm tra tính phản xạ, đối xứng, bắc cầu bằng ma trận 0–1 và chỉ ra các lớp của quan hệ tương đương.

Thực hành làm tiêu bản lát cắt ngang thân và rễ hướng dương, ngô: cắt lát mỏng, nhuộm safranin, rửa, lên kính rồi quan sát ở vật kính ×4, ×10, ×40. Gắn tên biểu bì, vỏ, nội bì có đai Caspari, vỏ trụ, mạch gỗ, mạch rây, tầng sinh mạch; so sánh bó mạch xếp vòng với bó mạch xếp rải rác, rễ ít bó gỗ với rễ nhiều bó gỗ; đo mạch gỗ bằng thước thị kính.

Bốn màn hình nối với nhau về bệnh không lây nhiễm: mô hình cân bằng năng lượng và nguy cơ trong 10 năm (BMI, huyết áp, nguy cơ đái tháo đường type 2 và bệnh tim theo chế độ ăn, vận động, hút thuốc, ô nhiễm không khí), động mạch vành bị hẹp gây đau thắt ngực cùng các cách chữa bằng statin, stent và phẫu thuật bắc cầu, một nghiên cứu thuần tập hoặc bệnh – chứng ảo cho tỉ lệ mới mắc, tỉ lệ hiện mắc, nguy cơ tương đối và tỉ số chênh, và trang dữ liệu cho thấy biến nhiễu tạo ra tương quan như thế nào.

Hộp 20 tiêu bản và một kính hiển vi ảo: mô phân sinh, mô mềm, mô dày, mô cứng, mạch gỗ, mạch rây, biểu bì của thực vật; biểu mô vảy, khối, trụ, có lông, mô liên kết thưa, mô mỡ, sụn, xương, máu, cơ vân, cơ trơn, cơ tim và nơron của động vật. Chỉnh nét ở độ phóng đại ×40, ×100, ×400, gắn tên các cấu trúc, đo tế bào bằng thước thị kính và nhận biết tiêu bản chưa biết ở chế độ kiểm tra.

Bàn thí nghiệm ảo về hydrocarbon: so sánh nhiệt độ sôi, độ nhớt và khả năng bắt cháy của các alkane theo độ dài mạch; đốt carbon, sulfur, methane, butane hoặc octane khi đủ hay thiếu oxygen rồi thử sản phẩm bằng copper(II) sulfate khan hoặc giấy cobalt(II) chloride, chất chỉ thị và nước vôi trong; nhận ra CO và muội than khi cháy không hoàn toàn, so sánh năng lượng toả ra. Thêm thí nghiệm nhận biết carbon trong hợp chất hữu cơ và bài phân loại hydrocarbon mạch hở, mạch vòng, thơm.

Thí nghiệm ảo trên cân: đốt magnesium, cho đá vôi tác dụng với hydrochloric acid và tạo kết tủa trong hệ hở rồi trong hệ kín để thấy khối lượng chỉ đổi khi có chất khí đi vào hay thoát ra. Hai màn hình nữa đo tỉ lệ khối lượng trong MgO, Cu₂S, CuO, Cu₂O (định luật thành phần không đổi, tỉ lệ bội) và tỉ lệ thể tích khí của hydrogen với oxygen, chlorine (định luật Gay-Lussac, Avogadro).

Chọn một phản ứng (HCl + H₂O, NH₃ + H₂O, CH₃COOH + NH₃, HCO₃⁻ + H₂O, HCl + NH₃ ở thể khí, BF₃ + NH₃, Cu²⁺ + NH₃…) và xem nó theo thuyết Arrhenius (ion H⁺ hay OH⁻ phân li trong nước), thuyết Brønsted – Lowry (proton chuyển từ acid sang base, mỗi cặp acid – base liên hợp một màu) và thuyết Lewis (cặp electron được cho vào orbital trống). Trò chơi phân loại: gắn nhãn từng chất, chọn các thuyết mô tả được phản ứng, rồi tìm chất lưỡng tính.

Mở và đóng các chương trình để xem RAM đầy dần theo từng trang; khi RAM hết chỗ, hệ điều hành chuyển trang ít dùng sang bộ nhớ ảo trên ổ đĩa, bảng trang và bộ đếm lỗi trang cho thấy máy chậm lại, hoán đổi quá nhiều thì sinh hiện tượng tranh chấp trang (thrashing). Đổi dung lượng RAM, tắt bộ nhớ ảo, khởi động lại máy để thấy ROM giữ chương trình khởi động BIOS/UEFI. Thẻ Chức năng của hệ điều hành nối mỗi chức năng với thứ nó quản lí: trạng thái tiến trình và bộ lập lịch, trình điều khiển thiết bị, tài khoản và quyền truy cập, tệp trên đĩa, giao diện, chống phân mảnh và sao lưu.

Chạy từng bước các máy trạng thái mẫu (đèn giao thông, máy bán nước, cửa quay) với một dãy sự kiện, xem trạng thái hiện tại, đầu ra và bảng theo dõi; tự thêm, kéo và nối trạng thái để vẽ máy của riêng mình. Chế độ Ôtômat đoán nhận kiểm tra từ nào được DFA hoặc NFA chấp nhận (số nhị phân chia hết cho 3, từ kết thúc bằng ab), kèm bảng chuyển trạng thái, biểu thức chính quy, ngữ pháp chính quy và cách đổi NFA thành DFA. Một ghi chú so sánh mô hình với hệ thống thật để bàn về trừu tượng hoá.

Bản đồ mật độ dân số thế giới trên lưới khái quát, kèm các lớp nhân tố tự nhiên (địa hình, khí hậu, sông và bờ biển, đất) và kinh tế – xã hội (đô thị, việc làm, giao thông, lịch sử định cư); chạm vào một điểm để xem mật độ và các nhân tố ở đó. So sánh mật độ số học, mật độ sinh lí và mật độ nông nghiệp của 22 nước theo số liệu năm 2022; xem sức ép dân số lên đất, nước và dịch vụ y tế của 7 khu vực năm 2022 và 2050.

Phòng thí nghiệm ảo: nung nóng hoặc làm lạnh bột màu nhiệt sắc, tinh thể lỏng nhiệt sắc và dây nitinol, chiếu tia UV lên kính quang sắc; theo dõi đồ thị theo thời gian và ghi kết quả vào bảng. So sánh khối lượng riêng, độ bền, độ cứng vững, độ dẫn điện, dẫn nhiệt và giá của graphene, ống nano carbon, composite sợi carbon, hợp kim titan, bọt nhôm và nitinol với nhôm, thép. Giải sáu bài toán thiết kế bằng cách chọn vật liệu và linh kiện, nhận nhận xét theo từng yêu cầu.

Chọn khối lượng ban đầu của sao (0,1–40 M☉) rồi theo dõi sao đi trên biểu đồ Hertzsprung–Russell: tinh vân, tiền sao, dãy chính, sao khổng lồ đỏ hoặc siêu khổng lồ, rồi sao lùn trắng, hay siêu tân tinh để lại sao neutron hoặc lỗ đen. Số đo cho nhiệt độ, độ trưng, bán kính tính theo L = 4πR²σT⁴, bước sóng cực đại theo định luật Wien và thời gian sống ≈ 10¹⁰ năm × M^−2,5. Bảng nguyên tố cho biết sao đang tổng hợp nguyên tố nào; chạm vào các sao thật như Sirius, Betelgeuse để so sánh.

Neutron chậm làm hạt nhân ²³⁵U phân hạch, mỗi lần toả 2–3 neutron. Chọn độ giàu ²³⁵U, chất làm chậm, độ cắm thanh điều khiển và kích thước lõi để phản ứng dây chuyền dưới tới hạn, tới hạn hay vượt tới hạn theo hệ số nhân neutron k; đồ thị số neutron mỗi thế hệ và bảng số phận neutron cho thấy k đến từ đâu. Màn hình Lò phản ứng mô phỏng lò nước áp lực với chất tải nhiệt, công suất, dập lò và nhiệt dư; màn hình Năng lượng tính E = Δmc² cho một phân hạch và so sánh với nhiệt hạch; màn hình Nhiên liệu đã cháy cho thấy chu kì bán rã của chất thải.

Theo từng bước chuỗi proton–proton (hoặc chu trình CNO) trong lõi Mặt Trời với các hạt proton, neutron, positron, neutrino và photon gamma; tính độ hụt khối của 4 ¹H → ⁴He (26,73 MeV) và khối lượng Mặt Trời mất mỗi giây Δm/t = L/c² ≈ 4,3 × 10⁹ kg/s. Màn hình Bên trong Mặt Trời cho chỉnh nhiệt độ, khối lượng riêng của lõi để so áp suất khí, áp suất bức xạ với trọng lực (cân bằng thuỷ tĩnh) và thấy vì sao cần xuyên hầm lượng tử qua rào thế Coulomb (đỉnh Gamow). Màn hình Năng lượng phát ra tách phổ Mặt Trời thành tử ngoại, nhìn thấy, hồng ngoại, vẽ đường đi của Mặt Trời trên biểu đồ H–R và ước lượng thời gian sống.

Phòng thí nghiệm ảo với ống đếm Geiger–Müller: đo phông nền rồi trừ đi, đếm tia α, β, γ qua giấy, nhôm, chì với bề dày chọn được và qua các khoảng cách trong không khí. Số đếm ngẫu nhiên theo phân bố Poisson, có sai số √N và bảng kết quả. Màn Nghịch đảo bình phương vẽ 1/√C theo d với nguồn γ để tìm khoảng lùi e của nguồn; màn Lệch trong trường cho thấy α, β, γ đi qua điện trường và từ trường.

Đồng hồ ánh sáng và cây thước trên một tên lửa bay với tốc độ v: chỉnh v để thấy hệ số Lorentz γ = 1/√(1 − v²/c²), giãn nở thời gian Δt = γΔt₀ và co độ dài L = L₀/γ, xem từ hệ Trái Đất hoặc hệ tên lửa. Màn hình Muon thả muon từ độ cao h và so số muon tới mặt đất theo hệ Trái Đất, hệ muon và khi không có giãn nở thời gian. Màn hình Không–thời gian vẽ giản đồ Minkowski với hai sự kiện kéo được, phép biến đổi Lorentz, tính tương đối của sự đồng thời và khoảng không–thời gian bất biến. Màn hình GPS tính độ lệch đồng hồ vệ tinh mỗi ngày và nghịch lí cặp song sinh.

Đo dịch chuyển đỏ z = Δλ/λ₀ của các vạch hấp thụ trong phổ thiên hà, tính tốc độ lùi xa v = cz và khoảng cách bằng nến chuẩn (siêu tân tinh loại Ia), ghi vào bảng rồi vẽ đồ thị v theo d để tìm hằng số Hubble H₀ và tuổi Vũ trụ ≈ 1/H₀. Thêm ba màn: mô hình không gian giãn nở kéo dài bước sóng ánh sáng, phổ vật đen của bức xạ phông vi sóng vũ trụ cùng tỉ lệ hydrogen – helium, và hiệu ứng Doppler trong phổ sao đôi.

Kéo hai điểm P, Q trên đồ thị để đọc tốc độ thay đổi trung bình (f(a + h) − f(a))/h, rồi cho h → 0 để thấy cát tuyến PQ dần thành tiếp tuyến và bảng tỉ số tiến tới f′(a). Hiện tiếp tuyến, pháp tuyến cùng phương trình, phóng to quanh P để thấy đồ thị gần như thẳng (xấp xỉ tuyến tính), tính đạo hàm bằng định nghĩa cho x² và x³, xét các điểm không có đạo hàm (|x|, ∛(x²), ∛x) và đọc vận tốc trung bình, vận tốc tức thời của vật ném lên.

Quay miền phẳng giữa y = f(x) và y = g(x) quanh trục Ox, Oy hoặc đường thẳng y = k, x = k để tạo khối tròn xoay 3D. Khối được chia thành n đĩa, vành khăn hoặc vỏ trụ; tổng thể tích các lát tiến về V = π∫(R² − r²)dx khi n tăng, kèm lời giải bằng nguyên hàm. Chế độ mặt cắt dựng các lát hình vuông, nửa hình tròn, tam giác trên một miền đáy.

Cho hình que diêm, ô vuông, khối lập phương lớn dần, ghi bảng số hạng và vẽ đồ thị; dùng hiệu thứ nhất, thứ hai, thứ ba để tìm số hạng tổng quát của dãy bậc nhất (an + b), bậc hai và bậc ba, kiểm tra một số có là số hạng của dãy, so sánh với dãy cấp số nhân và dãy kiểu Fibonacci. Màn Công thức truy hồi lặp uₙ₊₁ = f(uₙ) trên sơ đồ mạng nhện để thấy dãy tăng, giảm, hội tụ, tuần hoàn, và tính tổng N số hạng đầu bằng kí hiệu Σ.

Xem cùng lúc bảng giá trị, đồ thị và công thức của một hàm số. Hiệu Δy không đổi cho hàm bậc nhất, hiệu bậc hai Δ²y không đổi cho hàm bậc hai, tỉ số giữa hai giá trị liên tiếp không đổi cho hàm mũ. Màn Bảng bí ẩn cho học sinh tự phân loại bảng (có bảng bước x không đều và bảng không thuộc loại nào), màn So sánh đặt hai hàm cho bằng hai cách khác nhau (bảng, công thức, lời) rồi tìm tung độ gốc, tốc độ thay đổi, điểm hoà vốn và chỗ hàm mũ vượt hàm bậc nhất, bậc hai.

Kéo trung bình μ và độ lệch chuẩn σ của X ~ N(μ, σ²), tô vùng P(a < X < b) và đọc ngay xác suất, điểm z, bách phân vị, điểm uốn μ ± σ và quy tắc 68–95–99,7. Các màn khác tìm x khi biết xác suất (phân phối chuẩn ngược), so sánh hai giá trị bằng chuẩn hoá về N(0, 1), đặt đường cong chuẩn lên tổ chức đồ dữ liệu và lên phân phối nhị thức B(n, p).