Mô phỏng Lớp 10

Gắn các liên kết đơn, đôi, ba và cặp electron chưa liên kết quanh nguyên tử trung tâm rồi đo góc liên kết. Học sinh so sánh hình dạng thu được với các phân tử thật như nước, ammonia, methane. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Bắn chùm hạt alpha vào lá vàng và theo dõi đường đi của từng hạt bị lệch hoặc bật ngược trở lại. Học sinh so sánh kết quả với dự đoán của mô hình nguyên tử Thomson để hiểu vì sao Rutherford kết luận nguyên tử có hạt nhân rất nhỏ mang điện dương. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Hạt khí A va chạm với chất rắn B (dạng khối hoặc bột); chỉ va chạm đủ năng lượng hoạt hoá mới tạo sản phẩm C. Đồ thị số hạt C theo thời gian giữ lại đường của lần chạy trước để so sánh khi tăng nồng độ A, tăng nhiệt độ (Arrhenius, quy tắc van 't Hoff), thêm xúc tác hoặc nghiền nhỏ B; tốc độ trung bình và xác suất va chạm hiệu quả hiện trực tiếp.

Bảng tuần hoàn 36 nguyên tố đầu tô màu/kích thước theo bán kính nguyên tử, độ âm điện Pauling, năng lượng ion hoá thứ nhất hoặc tính kim loại – phi kim. Bấm một nguyên tố để xem số liệu thật và đồ thị biến đổi theo chu kì hoặc theo nhóm; kết luận xu hướng hiện ngay bên dưới.

Thu phóng liên tục từ phân tử lên tới sinh quyển: phân tử, bào quan, tế bào, mô, cơ quan, hệ cơ quan, cơ thể, quần thể, quần xã, hệ sinh thái, sinh quyển. Mỗi cấp được vẽ lại kèm kích thước đặc trưng theo mét, ví dụ thật và đặc điểm nổi bật; bốn cấp độ tổ chức sống cơ bản (tế bào, cơ thể, quần thể, quần xã – hệ sinh thái) được đánh dấu riêng. Kéo thanh cấp hoặc bấm vào thang bên phải để nhảy tới cấp bất kì, hoặc để chế độ tự động chạy hết một vòng trong khoảng mười giây.

Phage bám lên vi khuẩn, bơm DNA vào, tế bào chủ tổng hợp DNA và protein vỏ, lắp ráp thành hàng chục virus mới rồi phá vỡ tế bào phóng thích (chu trình sinh tan). Ở chu trình tiềm tan, DNA virus gắn vào nhiễm sắc thể vi khuẩn thành prophage, nhân lên cùng tế bào chủ qua các lần phân chia cho tới khi bị cảm ứng (tia UV) chuyển sang sinh tan. Học sinh bấm từng giai đoạn, đổi tốc độ và số virus phóng thích.

Enzyme (có trung tâm hoạt động) và cơ chất chuyển động, va chạm; khi cơ chất khớp trung tâm hoạt động thì bị biến đổi thành sản phẩm. Học sinh kéo nhiệt độ, pH, nồng độ cơ chất, thêm chất ức chế cạnh tranh hoặc không cạnh tranh và quan sát tốc độ tạo sản phẩm; đồ thị hoạt tính theo nhiệt độ và pH có điểm đang làm việc, enzyme biến tính khi quá nóng.

Chạy từng kì của giảm phân I và II trên tế bào có n cặp nhiễm sắc thể tương đồng. Bật/tắt trao đổi chéo và xem số loại giao tử thay đổi: chỉ riêng phân li độc lập đã cho 2ⁿ loại, thêm trao đổi chéo thì số tổ hợp tăng vọt — đây chính là lí do con cái khác bố mẹ.

Bên trái: các phân tử nhỏ khuếch tán qua lỗ màng từ nơi nồng độ cao sang nơi nồng độ thấp cho tới khi cân bằng, có đếm số hạt mỗi bên. Bên phải: tế bào hồng cầu hoặc tế bào thực vật đặt trong dung dịch ưu trương, đẳng trương hay nhược trương — nước thẩm thấu vào/ra làm tế bào co, trương, vỡ hay co nguyên sinh; đồ thị thể tích theo thời gian.

Ủ một mẻ nguyên liệu với vi sinh vật: chọn chủng, nhiệt độ, lượng đường và có hay không oxygen. Mô phỏng theo dõi số tế bào, lượng đường còn lại, sản phẩm tạo thành và pH — cho thấy vì sao muối dưa cần yếm khí, vì sao men rượu ngừng hoạt động khi nồng độ ethanol lên cao.

Chế độ nước vẽ các phân tử H₂O phân cực với đầu oxygen tích điện âm và hai đầu hydrogen tích điện dương; các liên kết hydrogen hiện thành nét đứt và số liên kết trung bình mỗi phân tử được đếm liên tục. Hạ nhiệt độ xuống dưới 0 °C thì mạng tinh thể nước đá hình thành với khoảng cách xa hơn nên nước đá nhẹ hơn nước lỏng; nâng lên 100 °C thì liên kết hydrogen đứt hết và nước bay hơi. Thả muối ăn hoặc đường vào thì phân tử nước bao quanh làm chúng tan, thả dầu thì không tan. Chế độ đại phân tử cho xem đơn phân của carbohydrate, lipid, protein và nucleic acid nối thành mạch.

Thả các chất vào hai phía màng sinh chất và gắn thêm kênh protein, bơm để quan sát chúng đi qua màng. Học sinh so sánh khuếch tán đơn giản, khuếch tán tăng cường và vận chuyển chủ động cần năng 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.

Quần thể vi khuẩn trong bình nuôi cấy tăng theo N = N₀·2^(t/g); đồ thị log N theo thời gian tự vẽ và tô màu bốn pha: tiềm phát, luỹ thừa, cân bằng, suy vong. Học sinh đổi số tế bào ban đầu, thời gian thế hệ, lượng dinh dưỡng, chuyển sang nuôi cấy liên tục (bổ sung dinh dưỡng, rút bớt dịch) để thấy pha suy vong biến mất.

Sơ đồ tế bào động vật, tế bào thực vật và vi khuẩn với các bào quan vẽ đúng vị trí. Học sinh bấm vào từng bào quan để đọc cấu tạo, chức năng và loại tế bào có bào quan đó; bảng so sánh ba loại tế bào cập nhật theo bào quan đang chọn.

Mỗi giấy phép được mô tả bằng bốn quyền: xem và tải về, chia sẻ nguyên bản, sửa đổi tạo bản mới, dùng vào việc có thu tiền. Học sinh chọn loại nội dung, giấy phép và mục đích sử dụng, chương trình đối chiếu quyền mà mục đích đó đòi hỏi với quyền mà giấy phép cho, rồi kết luận được phép, được phép kèm điều kiện hay không được phép. Hai công tắc ghi nguồn và phát hành lại cùng giấy phép cho thấy điều kiện chưa thoả thì kết luận đổi ngay.

Bốn loại dữ liệu quen thuộc được đưa hết về dãy bit. Gõ một số nguyên để xem dạng nhị phân và số byte cần dùng; gõ một dòng chữ để xem mã của từng kí tự; kéo thanh độ sâu màu và độ phân giải để thấy ảnh xấu dần nhưng tệp nhẹ đi; kéo tần số lấy mẫu và độ sâu bit để thấy sóng âm bị bẻ thành các bậc thang. Mỗi chế độ đều hiện công thức tính dung lượng đang dùng.

Gõ một tên miền, máy chủ DNS tra bảng và trả về địa chỉ IP tương ứng. Sau đó chương trình lấy địa chỉ IP của máy em AND với mặt nạ mạng để tính địa chỉ mạng, làm tương tự với máy đích rồi so sánh: cùng địa chỉ mạng thì hai máy nói chuyện trực tiếp, khác thì gói tin phải đi qua bộ định tuyến qua nhiều chặng. Có thể xem toàn bộ phép AND ở dạng nhị phân và xem gói tin chạy trên sơ đồ.

Cùng một hình vẽ được dựng hai cách: ảnh vector lưu công thức của từng hình nên vẽ lại ở mọi độ phóng đều nét, ảnh bitmap lưu lưới điểm ảnh nên phóng to là thấy răng cưa từng ô vuông. Học sinh kéo thanh phóng, kéo chuột để di chuyển khung nhìn, đổi độ phân giải lưới và số hình. Dung lượng được tính ngay: bitmap bằng rộng nhân cao nhân độ sâu màu chia 8, còn vector chỉ phụ thuộc số hình chứ không phụ thuộc độ phóng.

Đồ thị số bước theo kích thước dữ liệu n của các hàm log₂n, n, n·log₂n, n² kèm số phép so sánh đo thực tế của sắp xếp nổi bọt và sắp xếp nhanh. Học sinh kéo con trỏ n trên đồ thị để đọc giá trị, rồi bấm Chạy đua để xem hai thuật toán sắp xếp cùng một dãy với cùng tốc độ bước: sắp xếp nhanh (n log n) về đích trước nổi bọt (n²) và khoảng cách càng lớn khi n tăng.

Cùng một tiêu điểm và một đường chuẩn, chỉ đổi tâm sai e: e < 1 cho elip, e = 1 cho parabol, e > 1 cho hypebol. Mô phỏng vẽ đường conic, đánh dấu tiêu điểm, trục và cho kiểm chứng tính chất MF = e·d(M, Δ) tại điểm M kéo được trên đường.

Hai hoặc ba tập hợp A, B, C vẽ bằng biểu đồ Ven trong tập U = {1; 2; …; N}, mỗi phần tử nằm đúng vùng của nó. Học sinh bấm nút phép toán (hợp, giao, hiệu, phần bù) hoặc bấm trực tiếp từng vùng để tô; danh sách phần tử và số phần tử n(·) của kết quả hiện ngay, kèm công thức n(A ∪ B) = n(A) + n(B) − n(A ∩ B).

Ba chuyên đề học tập của Toán 10 trong một mẫu, chọn bằng tham số chuyên đề. Hệ phương trình bậc nhất ba ẩn: bấm từng bước khử Gauss trên ma trận, thấy hệ có nghiệm duy nhất, vô nghiệm hay vô số nghiệm. Quy nạp và nhị thức Newton: tam giác Pascal bấm được từng ô để thấy quy tắc cộng và khai triển (a+b)^n, kèm hình bậc thang chứng minh 1+2+…+n = n(n+1)/2. Ba đường conic: kéo điểm M trên đường, kiểm tra MF = e·d(M, Δ) và xem elip, parabol, hypebol đổi theo tâm sai e.

Kéo a, b, c để đổi parabol y = ax² + bx + c và đọc ngay bảng xét dấu tương ứng. Mô phỏng tô xanh phần đồ thị nằm trên trục hoành, tô đỏ phần nằm dưới, nên thấy rõ vì sao dấu của f(x) chỉ phụ thuộc dấu của a và vị trí của Δ so với 0.

Tam giác ABC dựng từ hai cạnh a, b và góc xen giữa C; học sinh kéo ba đỉnh tuỳ ý. Mọi cạnh, góc hiện trực tiếp cùng kiểm chứng số: c² = a² + b² − 2ab·cosC, a/sinA = b/sinB = c/sinC = 2R, diện tích S = ½ab·sinC = √(p(p−a)(p−b)(p−c)) = abc/4R = pr. Tuỳ chọn hiện đường tròn ngoại tiếp (bán kính R) và đường cao.