相关演示:
《自由水的溶剂功能》互动模拟工具
使用说明
一、工具简介
本工具是为高中生物教学设计的3D互动模拟软件,以NaCl溶于水为例,直观呈现自由水作为良好溶剂的核心功能:展示水分子如何通过极性结构与离子结合,实现电解质的溶解与运输,帮助理解 “水是细胞内良好溶剂” 的原理。
附:核心科学原理
NaCl 在水中电离为Na⁺和Cl⁻:Na⁺带正电,吸引水分子的负电氧端;Cl⁻带负电,吸引水分子的正电氢端。离子被水分子包裹形成水合离子,稳定分散在水中,随水分子流动实现运输,这就是自由水作为良好溶剂的微观机制。
二、界面说明
电脑端界面:

手机端界面:

1. 图例说明
颜色/图标 | 代表物质 | 说明 |
🔵蓝色球体 | Na⁺(钠离子) | 带正电,平均结合5个水分子,吸引水分子的负电氧端 |
🟢绿色球体 | Cl⁻(氯离子) | 带负电,平均结合6个水分子,吸引水分子的正电氢端 |
🔴红色球体 | O原子(氧原子) | 每个水分子含1个,带部分负电荷,是水分子的 “负极” |
⚪白色球体 | H原子(氢原子) | 每个水分子含2个,带部分正电荷,是水分子的 “正极” |
红+白组合 | 水分子(H₂O) | 极性分子,一端带正电、一端带负电,是溶解离子的关键 |
2. 右侧(下侧)功能面板
(1)参数调节区:可自定义模拟场景,控制离子与水分子的动态行为;
(2)重置按钮:一键恢复所有参数与视角,方便重复演示;
(3)科学原理区:简明标注NaCl溶解的核心逻辑,辅助课堂讲解。
(4)版权说明区
三、操作步骤
1. 3D视角控制
电脑端:
(1)旋转视角:按住鼠标左键拖动,从不同角度观察离子与水分子的结合状态;
(2)缩放模型:滚动鼠标滚轮,放大/缩小场景,清晰查看水合离子的结构细节;
(3)平移场景:按住鼠标右键拖动,调整模型在画面中的位置。
手机端:
(1)单指滑动/拖拽:按住鼠标左键拖动,从不同角度观察离子与水分子的结合状态;
(2)双指捏合/张开:滚动鼠标滚轮,放大/缩小场景,清晰查看水合离子的结构细节;
(3)双指平移拖动:按住鼠标右键拖动,调整模型在画面中的位置。
2. 参数调节
通过滑块调整以下参数,观察不同条件下的溶解现象:
参数 | 调节效果 |
Na⁺/Cl⁻数量 | 控制溶液中离子的数量,范围 1~5 |
自由水数量 | 控制水分子总数,范围 10~100 |
离子迁移速率 | 控制离子在水中的移动速度,范围 0~0.1 |
水分子运动速度 | 控制水分子的热运动速率,范围 0~0.2 |
离子旋转速度 | 控制水合离子的旋转动态,范围 0~0.1 |
3. 重置与恢复
四、教学使用指南
1. 课堂演示流程
(1)调低自由水数量,引导学生观察水分子如何包围Na⁺和Cl⁻,形成水合离子;
(2)暂停离子运动,放大观察:Na⁺周围的水分子以氧端(红)朝向离子,Cl⁻周围的水分子以氢端(白)朝向离子,理解 “极性水分子吸引带电离子” 的原理;
(3)调高自由水数量、离子迁移速率,展示水合离子随水分子流动的动态过程,说明 “自由水帮助溶解和运输营养物质” 的功能。
2. 重点讲解要点
(1)强调水分子的极性是溶解的核心:正电氢端吸引阴离子,负电氧端吸引阳离子,将离子包裹形成水合离子;
(2)区分 “自由水” 与 “结合水”:本模型中参与离子结合的水分子属于结合水,其余为自由水,帮助学生理解二者的动态平衡;
(3)联系生活实例:如血液中的电解质溶解在血浆中,就是自由水溶剂功能的体现。
五、演示地址
电脑端:课堂教学中可把下面的链接地址拷贝粘贴到电脑浏览器中使用。
https://lpn6cmfa.html2web.com
手机端:课后复习时可把下面的链接地址拷贝粘贴到手机浏览器中使用。
https://8wluqu6y.html2web.com
六、软件获取
需要源文件的
可复制下面的链接粘贴到浏览器
https://weidian.com/item.html?itemID=7755073671
或点击下面的“阅读原文”获取
夜雨聆风