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ペットボトルロケットの実験｜やり方・まとめ方かんぺきガイド
☀️ 1日 🎒 小4〜小6
用意するもの
- 炭酸飲料用の丸底ペットボトル（1.5L）3本以上
- 市販のペットボトルロケット発射キット（または自転車の空気入れと専用栓）
- 水
- メジャーか巻き尺（30m以上）
- 記録用紙
- バケツ
- 広い場所（河川敷・公園の広場など）
すすめ方
- ペットボトルにビニールテープで羽を4枚つけ、まっすぐ飛ぶようにする
- 広い場所で、周囲に人がいないことを確認して発射台を設置する
- 水をボトルの4分の1入れ、空気入れで規定の圧力まで空気を入れて発射する
- 着地点までのきょりをメジャーで測り、記録する。これを3回くり返す
- 水の量を3分の1、半分、水なしに変えて、それぞれ3回ずつ同じ手順で飛ばす
- 条件ごとの平均飛距離を計算し、グラフにする
つまずきポイントと成功のコツ
- 水を入れすぎると重くて飛ばない ── 「多いほど飛ぶ」という予想が外れることこそが発見。予想を先に書いておく
- 打ち上げ角度が毎回ちがうと比べられない ── 発射台の角度を45度に固定して動かさない
- 風の強い日は結果がばらつく ── 風のおだやかな日、または風向きを記録して行う
観察・記録シート（この4つをメモ）
- 水の量ごとの飛距離3回分と平均
- 打ち上げ角度と、その日の風の強さ・向き
- 飛び方のようす（まっすぐ・回転した・途中で落ちた）
- 空気を入れた回数（ポンプの回数）
しくみを深掘り（もう一歩くわしく）
ペットボトルロケットは、押しちぢめられた空気が水を下向きに勢いよく押し出し、その反動で本体が上へ進みます。これがニュートンの「作用・反作用の法則」で、水を後ろに押した力と同じ大きさの力がロケットを前に押しています。水を入れる意味は「重さのあるものを後ろに投げるため」です。水がまったくないと空気だけが出ていき、軽すぎて反動が小さくなります。逆に水が多すぎると、押し出す空気の量が減り、しかも本体が重くなるため飛びません。だから飛距離が最大になる水の量が中間のどこかに必ずあり、それを実験で探すのがこの研究の中心になります。
発展：くらべる実験のアイデア
- 打ち上げ角度を30度・45度・60度に変えて、飛距離が最大になる角度を調べる
- 羽の枚数（なし・2枚・4枚）を変えて、飛び方の安定性がどう変わるかを動画で比べる
よくある質問
Q. 水はどれくらい入れるのが一番飛びますか？
一般にボトル容量の3分の1前後がよく飛ぶとされますが、ボトルの形や圧力によって変わります。自分の道具でその最適点を探して数字で示すことが、この自由研究の価値そのものです。
Q. 発射キットがなくても作れますか？
市販キットを使うのが安全でおすすめです。自作の場合は圧力が高くなりすぎて破裂する危険があるため、必ず大人といっしょに、炭酸飲料用の丸底ボトルだけを使ってください。
なぜそうなるの？（しくみ）
押しちぢめられた空気が水を後ろへ押し出し、その反動でロケットが前に進みます（作用・反作用）。水は「後ろへ投げるおもり」の役目をしています。
まとめ方のコツ（模造紙・新聞）
横軸に水の量、縦軸に平均飛距離をとった折れ線グラフが主役。山なりのグラフになり、頂点が最適量だと一目で伝わります。
構成にまよったら：①きっかけ → ②予想 → ③やり方 → ④結果（表・写真）→ ⑤わかったこと → ⑥感想・次にやりたいことの6ブロックが鉄板です。
学年別アレンジ
- 4年生：水の量2種類で、どちらが遠くまで飛ぶかを比べる
- 5年生：水の量4条件×3回の平均飛距離をグラフにする
- 6年生：角度も条件に加え、作用・反作用の言葉を使って結果を説明する
まとめの記入例（表と結論文のお手本）
結果の表：横に「水の量（なし・4分の1・3分の1・半分）」、縦に「1〜3回目の飛距離と平均」の表にします。
結論文のお手本：「水を3分の1入れたときが平均42mでいちばん飛んだ。水なしでは12m、半分では28mだった。水は後ろに押し出すおもりの役目をしているが、多すぎると本体が重くなり空気も減るため、ちょうどよい量があると分かった。」このように「結果＋理由の考え」をセットで書くのが高評価のコツです。
レポートの書き出し例
「水を多く入れるほど遠くまで飛ぶと思っていましたが、本当にそうなのか自分の手で確かめたくなりました。」のように、自分の疑問や体験から書き出しましょう。仕上げはレポートメーカーで6ブロックをうめれば完成します。