Mô phỏng Trung học phổ thông

Vòng chu kì tế bào G1 → S → G2 → M với kim chỉ pha đang diễn ra, ba điểm kiểm soát và đồ thị hàm lượng DNA; bên cạnh là tế bào hoạt hình: nhiễm sắc thể nhân đôi ở pha S, co xoắn ở kì đầu, xếp hàng ở kì giữa, tách về hai cực ở kì sau, hình thành hai tế bào con ở kì cuối. Học sinh chọn bộ nhiễm sắc thể 2n, tốc độ, bấm vào vòng để nhảy pha hoặc dừng ở điểm kiểm soát.

Ba chuyên đề học tập của Sinh học 10 trong một mẫu, chọn bằng tham số chuyên đề. Công nghệ tế bào: nuôi cấy mô thực vật, đổi tỉ lệ auxin/cytokinin trong môi trường để mẫu tạo mô sẹo, tạo chồi hay ra rễ và đếm số cây con nhân được qua các chu kì. Công nghệ enzyme: bình phản ứng có enzyme cố định, tốc độ phản ứng theo phương trình Michaelis – Menten và theo nhiệt độ, pH. Công nghệ vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm: bể hiếu khí có sục khí, mật độ vi khuẩn tăng và chỉ số BOD của nước thải giảm theo thời gian.

Ba mạch điện tử tương tự cơ bản trên cùng một màn hình: chỉnh lưu nửa chu kì một diode, chỉnh lưu cầu bốn diode và tầng khuếch đại dùng transistor. Đồ thị vẽ điện áp vào hình sin và điện áp ra sau chỉnh lưu; kéo điện dung tụ lọc để thấy điện áp một chiều bớt nhấp nhô, kéo điện trở tải để thấy độ nhấp nhô tăng khi dòng tải lớn. Ở chế độ khuếch đại, tăng hệ số khuếch đại hoặc biên độ tín hiệu vào quá mức thì tín hiệu ra bị xén (méo).

Đổi bán kính quỹ đạo của vệ tinh quanh Trái Đất để xem cường độ trường hấp dẫn g = GM/r², tốc độ dài và chu kì quay thay đổi thế nào. Mô phỏng chỉ ra bán kính cho chu kì đúng 24 giờ — quỹ đạo địa tĩnh mà các vệ tinh viễn thông phải dùng để luôn đứng yên so với một điểm trên mặt đất.

Vật khối lượng m buộc vào dây dài R quay tròn đều với tốc độ góc ω (nhìn từ trên). Vectơ vận tốc luôn tiếp tuyến, gia tốc và lực căng dây hướng vào tâm với F = mω²R = mv²/R; đồ thị F(ω) là parabol. Kéo vật để đổi bán kính, trượt thanh ω, bấm Cắt dây để thấy vật bay thẳng theo tiếp tuyến.

Cắt dọc một xi lanh động cơ bốn kì: pít-tông, thanh truyền, trục khuỷu quay và hai xu-páp nạp – thải đóng mở đúng pha. Bấm Chạy để xem lần lượt bốn kì nạp, nén, cháy giãn nở, thải trong hai vòng quay trục khuỷu (720°), bugi đánh lửa (động cơ xăng) hoặc vòi phun phun nhiên liệu (động cơ diesel) ở cuối kì nén. Đồ thị công p–V vẽ theo thời gian thực; đổi vòng tua và tải để xem công suất và mô men thay đổi.

Chọn máy tiện hoặc máy phay rồi bấm Chạy để xem chuyển động chính (phôi quay ở máy tiện, dao quay ở máy phay) và chuyển động chạy dao đưa lưỡi cắt đi hết chiều dài chi tiết, phoi bay ra và lớp kim loại dày t bị hớt đi. Thanh trượt đổi tốc độ trục chính n, chiều sâu cắt t và lượng chạy dao s; màn hình hiện tốc độ cắt v = πDn/1000 và thời gian gia công một lượt chạy dao.

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 10 trong một mẫu, chọn bằng tham số chuyên đề. Vật lí trong một số ngành nghề: máy nâng của nghề xây dựng, nông nghiệp hoặc vận hành thang máy nâng một tải trọng, tính công A = mgh, công suất P = F·v và hiệu suất của máy. Trái Đất và bầu trời: chọn vĩ độ và ngày trong năm rồi xem Mặt Trời mọc, lên cao nhất và lặn trên vòm trời, đo độ cao góc và độ dài ngày. Vật lí với môi trường: cân bằng năng lượng của Trái Đất, thay nồng độ CO₂ để thấy nhiệt độ trung bình bề mặt thay đổi.

Chọn một cổng logic, bấm các công tắc đầu vào (0/1) và xem mức logic lan theo dây tới đèn đầu ra; bảng chân lí bên cạnh tô sáng đúng dòng đang xét, kèm biểu thức đại số Boole. Chế độ bộ cộng bán phần ghép cổng XOR và AND để tính tổng S và nhớ C của hai bit; nút Chạy tự động lần lượt duyệt mọi tổ hợp đầu vào.

Dây chuyền gồm nhiều trạm nối tiếp, mỗi trạm có thời gian gia công riêng; bấm Chạy để xem chi tiết chạy trên băng tải, ùn lại thành hàng chờ trước trạm chậm nhất (trạm nghẽn) còn các trạm khác phải chờ việc. Bấm vào một trạm rồi kéo thanh trượt để đổi thời gian gia công của trạm đó, hoặc lắp robot / thêm trạm song song cho trạm nghẽn và thấy nhịp sản xuất, năng suất giờ và sản lượng mỗi ca thay đổi ngay.

Sơ đồ khối của một hệ thống kĩ thuật quen thuộc (bình nóng lạnh, điều hoà, nồi cơm điện, bể nước có phao) chạy theo thời gian thực: khối đặt giá trị, khối điều khiển, đối tượng và đầu ra, cùng đường phản hồi đưa giá trị đo được quay lại bộ điều khiển. Học sinh đặt giá trị mong muốn, bật hoặc tắt mạch phản hồi, bấm Gây nhiễu để mở nước lạnh hay mở cửa phòng, rồi so hai đồ thị: hệ kín bám sát giá trị đặt còn hệ hở vượt xa và mất kiểm soát.

Nguồn xoay chiều u = U√2·sin(ωt) cấp cho tải thuần trở, tải R–L (động cơ, chấn lưu), tải R–C hoặc R–L–C nối tiếp. Đồ thị u(t) và i(t) chạy theo thời gian thực cho thấy dòng điện chậm pha sau điện áp ở tải cảm và sớm pha ở tải dung; giản đồ vectơ bên cạnh dựng U_R, U_L, U_C và góc lệch pha φ. Kéo thanh trượt R, L, C để thấy tổng trở Z, hệ số công suất cosφ và công suất tác dụng P = UIcosφ thay đổi, kể cả khi mạch cộng hưởng.

Mô hình cầu giàn thép bốn khoang với gối cố định một đầu và gối di động một đầu. Học sinh chọn kiểu giàn (Warren, Pratt, Howe), vật liệu, tiết diện thanh và đặt tải lên một nút bất kì của dàn dưới bằng cách bấm vào nút đó. Mô phỏng giải bài toán cân bằng nút để tính lực trong từng thanh, tô màu đỏ cho thanh chịu kéo và màu xanh cho thanh chịu nén, vẽ độ dày thanh theo độ lớn lực, tính ứng suất σ = F/A và so với ứng suất cho phép. Bấm Tăng tải dần để tìm tải trọng làm thanh đầu tiên bị phá hỏng.

Ngôi nhà có một cụm đèn chiếu sáng và một máy điều hoà: chọn đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang compact hay đèn LED cho cùng độ sáng 800 lm, đặt số giờ dùng và nhiệt độ điều hoà rồi bấm Chạy để công tơ điện quay và cộng dồn điện năng trong 30 ngày. Màn hình hiện điện năng A = P·t, tiền điện tính theo biểu giá bậc thang và lượng CO₂ phát thải; biểu đồ cột so sánh ba loại đèn cho thấy đèn LED tiết kiệm bao nhiêu phần trăm.

Sơ đồ truyền lực từ động cơ qua li hợp, hộp số, trục các đăng đến cầu chủ động và bánh xe: mỗi khâu quay với tốc độ khác nhau theo tỉ số truyền. Bấm Lên số / Về số, kéo bàn đạp ga và độ dốc mặt đường để xem lực kéo F_k = M_e·i_h·i_0·η/r_b, lực cản và gia tốc thay đổi; đồ thị lực kéo theo vận tốc cho cả 5 số cho thấy vì sao số thấp khoẻ mà chậm, số cao nhanh mà yếu.

Điện năng từ nhà máy qua máy biến áp tăng áp, đường dây cao áp, máy biến áp hạ áp rồi tới hộ tiêu thụ. Bấm chọn cấp điện áp truyền tải 22 kV, 110 kV, 220 kV hay 500 kV và kéo chiều dài đường dây, tiết diện dây để thấy điện trở đường dây R = ρL/S, công suất hao phí ΔP = P²R/U² và hiệu suất truyền tải thay đổi; dây nóng đỏ khi hao phí lớn. Biểu đồ cột so sánh hao phí ở bốn cấp điện áp cho thấy vì sao phải truyền tải ở điện áp cao.

Tủ điện trong nhà gồm aptomat tổng, aptomat chống dòng rò (RCCB 30 mA) và các aptomat nhánh cấp cho chiếu sáng, ổ cắm, điều hoà, bình nóng lạnh, bếp điện. Bấm vào từng nhánh để đóng – cắt và xem dòng điện I = P/(U·cosφ) của nhánh và của toàn nhà; bấm nút sự cố để gây quá tải, ngắn mạch hoặc rò điện qua người và quan sát aptomat nào tác động trước. Bấm Đóng lại để phục hồi cấp điện.

Mẫu thử kim loại được kẹp trên máy kéo: kéo thanh trượt (hoặc bấm Kéo tự động) để tăng độ dãn, mẫu dài ra, thắt cổ chai rồi đứt. Đồ thị ứng suất σ = F/S₀ theo biến dạng ε = Δl/l₀ vẽ theo thời gian thực, đánh dấu giới hạn đàn hồi, giới hạn chảy σ_ch và giới hạn bền σ_b. Đổi vật liệu để so sánh thép CT38, thép C45, gang xám (giòn), hợp kim nhôm và đồng.

Mạch gồm vi điều khiển, cảm biến ánh sáng, nút bấm, cảm biến nhiệt độ, một LED và một động cơ nhỏ. Chọn chương trình mẫu (đèn tự động theo ánh sáng, nhấp nháy theo chu kì, nút bấm bật tắt, quạt theo nhiệt độ) rồi kéo thanh trượt che sáng hoặc tăng nhiệt độ, bấm nút để xem vi điều khiển đọc đầu vào, so sánh với ngưỡng và xuất tín hiệu ra chân điều khiển. Sơ đồ khối chương trình tô sáng lệnh đang thực hiện và đồ thị dưới ghi lại trạng thái đầu ra theo thời gian.

Bản đồ Đông Nam Á tự vẽ từ toạ độ kinh vĩ độ gồm 11 quốc gia, phân biệt Đông Nam Á lục địa và Đông Nam Á hải đảo, có Biển Đông với quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa của Việt Nam. Bấm vào một nước để xem diện tích, số dân, GDP và năm gia nhập ASEAN; đổi lớp dữ liệu và đổi năm 2000, 2010, 2022 để thấy quy mô dân số và kinh tế khu vực tăng nhanh. Học sinh nhận ra In-đô-nê-xi-a đông dân nhất, Xin-ga-po nhỏ nhất nhưng GDP bình quân đầu người cao nhất khu vực.

Bản đồ khí áp với một trung tâm áp cao (C) và một trung tâm áp thấp (T) kéo được, các đường đẳng áp vẽ tự động. Các phần tử không khí chuyển động từ nơi áp cao về nơi áp thấp và bị lực Cô-ri-ô-lit làm lệch hướng (lệch phải ở Bắc bán cầu, lệch trái ở Nam bán cầu) tạo xoáy nghịch quanh áp cao và xoáy thuận quanh áp thấp; đổi độ chênh khí áp, vĩ độ, bán cầu và ma sát để thấy tốc độ, hướng gió thay đổi. Ô dưới: lát cắt frông lạnh (không khí lạnh chui xuống đẩy không khí nóng lên cao, mưa dông) hoặc frông nóng (không khí nóng trườn lên, mưa dầm).

Bản đồ thế giới tự vẽ chia 24 múi giờ (mỗi múi 15° kinh tuyến), có kinh tuyến gốc 0° và đường chuyển ngày quốc tế 180°. Kéo Mặt Trời trên bản đồ hoặc bấm Chạy để thời gian trôi: vùng ban đêm dịch chuyển, giờ và ngày của các thành phố (Luân Đôn, Hà Nội, Tô-ky-ô, Niu Y-oóc, Xit-ni, Mát-xcơ-va) cập nhật. Kéo điểm quan sát đến vị trí bất kì để đọc múi giờ, giờ địa phương, giờ Mặt Trời mọc, lặn và độ dài ngày theo vĩ độ và ngày trong năm.

Bản đồ Hoa Kỳ tự vẽ từ toạ độ kinh vĩ độ, chia theo bốn vùng thống kê Đông Bắc, Trung Tây, miền Nam và miền Tây, kèm ô phụ A-la-xca và Ha-oai. Bấm vào một vùng để xem diện tích, lượng mưa, số dân các năm 2000, 2010, 2020 và tỉ trọng trong GDP cả nước; đổi lớp dữ liệu để thấy thiên nhiên phân hoá từ tây sang đông, dân cư dịch chuyển về vành đai Mặt Trời ở phía nam và phía tây, cùng các vùng nông nghiệp, công nghiệp và công nghệ cao tiêu biểu.