Mô phỏng Vật lý Lớp 12

Vật 1 (kim loại, nước hoặc nước đá 0 °C) khối lượng m₁ ở nhiệt độ T₁ được thả vào nước m₂ ở T₂ trong nhiệt lượng kế. Nhiệt truyền từ vật nóng sang vật lạnh cho tới khi cân bằng; đồ thị T(t) hai vật, nhiệt lượng Q toả = Q thu = mcΔT hiện liên tục. Với nước đá thấy rõ đoạn nằm ngang 0 °C khi tan (nhiệt nóng chảy). Kéo thanh trượt T₁, T₂ để làm lại.

Ba chuyên đề học tập của Vật lí 12 trong một mẫu, chọn bằng tham số chuyên đề. Dòng điện xoay chiều: mạch R, L, C nối tiếp với đồ thị u và i lệch pha, giản đồ vectơ và đường cộng hưởng I theo tần số. Ứng dụng vật lí trong chẩn đoán y học: chùm tia X đi qua mô mềm và xương cho ảnh X quang theo định luật hấp thụ I = I₀e^(−μx), hoặc xung siêu âm phản xạ ở mặt phân cách để đo độ sâu. Vật lí lượng tử: chiếu ánh sáng có bước sóng chọn được vào kim loại, xem hiện tượng quang điện xảy ra hay không và động năng ban đầu cực đại của electron.

Kéo hoặc nén pít-tông trong xi lanh kín ở nhiệt độ không đổi. Áp suất đo được luôn thỏa p·V = hằng số; đồ thị p–V là đường hypebol còn p–(1/V) là đường thẳng qua gốc, đúng như cách nhận ra định luật Boyle từ số liệu thí nghiệm.

Chiếu ánh sáng có bước sóng đổi được vào các kim loại khác nhau. Electron chỉ bật ra khi năng lượng photon hf vượt công thoát A, bất kể cường độ sáng mạnh đến đâu — điều mà thuyết sóng không giải thích nổi. Đồ thị động năng cực đại theo tần số cho ra đúng hằng số Planck.

Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn trong xi-lanh có pit-tông. Kéo pit-tông để đổi thể tích, trượt thanh nhiệt độ để đun nóng hoặc làm lạnh; áp suất p = nRT/V hiện ngay cùng đồ thị trạng thái (đẳng nhiệt p–V, đẳng tích p–T hoặc đẳng áp V–T) với đường lí thuyết và vết các trạng thái đã đi qua.

Chế độ Dây dẫn: đoạn dây dài l mang dòng điện I đặt trong từ trường đều B hợp góc α, lực từ F = BIl·sinα xác định bằng quy tắc bàn tay trái; kéo để xoay dây và thấy F thay đổi. Chế độ Hạt: hạt tích điện (proton hoặc electron) bay vào từ trường vuông góc, lực Lorentz f = |q|vB làm hạt chuyển động tròn bán kính r = mv/(|q|B), chu kì T = 2πm/(|q|B).

Mạch R, L, C nối tiếp dưới điện áp xoay chiều: đồ thị u và i lệch pha, giản đồ vectơ và đường cong cường độ dòng điện theo tần số. Chỉnh L, C hoặc tần số tới khi Z_L = Z_C, dòng điện đạt cực đại và u cùng pha với i — đó là cộng hưởng điện, nguyên lí dò kênh của radio.

Cùng một nguồn nhiệt công suất P đun hai chất khác nhau. Nhiệt lượng Q = m·c·Δt nên chất có nhiệt dung riêng lớn (nước) nóng lên chậm hơn hẳn nhôm hay dầu cùng khối lượng. Đồ thị nhiệt độ theo thời gian cho thấy độ dốc tỉ lệ nghịch với m·c.

N₀ hạt nhân mẹ (đỏ) phân rã ngẫu nhiên thành hạt nhân con (xám), mỗi hạt có cùng xác suất phân rã trong một đơn vị thời gian. Đồ thị số hạt nhân còn lại N(t) từ mô phỏng so với đường lí thuyết N = N₀·2^(−t/T); hằng số phóng xạ λ = ln2/T và độ phóng xạ H = λN hiện liên tục. Kéo con trỏ trên đồ thị để đọc N tại thời điểm bất kì.

Kéo thanh nhiệt độ để xem đường cong bức xạ của vật đen thay đổi về độ cao và vị trí đỉnh. Học sinh so sánh quang phổ của bóng đèn dây tóc, Mặt Trời và các ngôi sao, thấy nhiệt độ càng cao thì đỉnh càng dịch về bước sóng ngắn. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Thêm bớt proton và neutron để tạo hạt nhân rồi đọc kí hiệu nguyên tố, số khối và độ bền của hạt nhân đó. Học sinh quan sát hạt nhân không bền tự phân rã alpha hoặc beta và tra bảng đồng vị. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Lắp mạch với nguồn xoay chiều, điện trở, tụ điện và cuộn cảm rồi quan sát dòng điện đổi chiều theo thời gian. Học sinh dùng ampe kế, vôn kế và dao động kí ảo để xem dạng sóng và độ lệch pha. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Phòng thí nghiệm ảo với dây dẫn có điện trở thật, cho phép tự thiết kế mạch xoay chiều từ đầu. Học sinh mắc thêm dụng cụ đo, thay linh kiện và giải thích số liệu thu được. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Đặt hai loại phân tử ở hai ngăn rồi mở vách ngăn để xem chúng tự trộn lẫn vào nhau. Học sinh đổi nhiệt độ, khối lượng và bán kính phân tử để thấy quá trình khuếch tán nhanh chậm khác nhau. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Đưa thanh nam châm xuyên qua cuộn dây và theo dõi kim điện kế, bóng đèn sáng lên khi từ thông biến thiên. Học sinh thử máy phát điện quay bằng nước, nam châm điện và máy biến áp trong cùng một bộ thí nghiệm. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Bơm phân tử khí vào bình, giữ cố định nhiệt độ, áp suất hoặc thể tích rồi đổi hai đại lượng còn lại. Học sinh đọc áp kế, nhiệt kế để kiểm chứng phương trình trạng thái và xem phân bố tốc độ của phân tử. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Bơm khí vào xi lanh rồi nén, giãn để thấy áp suất tăng khi thể tích giảm ở nhiệt độ không đổi. Học sinh thêm hai loại phân tử nặng nhẹ khác nhau và quan sát chúng khuếch tán, va chạm vào thành bình. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Dòng nước làm quay bánh xe kéo nam châm quay trước cuộn dây, bóng đèn sáng nhờ dòng điện cảm ứng. Học sinh đổi lưu lượng nước, số vòng dây, độ mạnh nam châm để thấy suất điện động thay đổi. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Làm nóng, làm lạnh, nén, giãn các chất neon, argon, oxygen, nước và quan sát phân tử ở thể rắn, lỏng, khí. Học sinh đọc giản đồ pha, đồ thị thế năng tương tác và theo dõi nhiệt độ trong quá trình chuyển thể. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Chùm tia X đi qua các lớp mô khác nhau: mô mềm hấp thụ ít, xương hấp thụ nhiều nên ảnh in lên phim có độ tương phản. Chỉnh điện áp ống phát, bề dày mô và loại mô để thấy định luật hấp thụ I = I₀·e^(−µx) quyết định chất lượng ảnh, cùng lí do phải cân nhắc liều chiếu cho bệnh nhân.