1. 活動の目的・ねらい
子どもたちが理科や科学に触れ親しむ体験を通じて、科学への理解や興味関心を深めるとともに、科学的に考えて探求する力を育むことを目的とします。ペットボトルロケットの製作と打ち上げを通して、「作用・反作用の法則」を体感し、水と空気の量、発射角度などの条件を変えることで、飛距離がどう変化するかを自ら探究し、最適解を見つけ出す課題解決力を養います。
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2. 開催概要
- 対象: 小学校中学年〜中学生（保護者同伴が望ましい）
- 所要時間: 約120分
- 実施環境: 打ち上げは広くて安全な屋外（グラウンドや河川敷など）、製作は屋内または屋外のテント下
必要な道具・材料（1人または1グループ分）
- ロケットの材料: 炭酸飲料用ペットボトル（1.5Lまたは500ml）2〜3本、牛乳パックまたはプラダン（羽用）、ビニールテープ、クッション材（先端のノーズコーン用、スポンジや新聞紙など）
- 工作道具: カッター、はさみ、定規、油性ペン
- 打ち上げ機材: ペットボトルロケット専用発射台（市販品推奨）、自転車用空気入れ（圧力計付きが望ましい）
- 実験ツール: 水、計量カップ（水量測定用）、巻尺（飛距離測定用）、分度器（発射角度測定用）、記録用ワークシート、筆記用具
- その他: タオル、ブルーシート、救急セット
タイムスケジュールと指導手順
導入・事前学習（15分）
- 本物のロケットが宇宙へ飛ぶ仕組み（作用・反作用の法則）を、風船から空気が抜ける様子などを交えて分かりやすく解説します。
- ペットボトルロケットでは、空気が押し縮められる力（圧力）で水を勢いよく後ろに噴射し、その反動で前に進むことを説明します。
ロケット製作（40分）
- ペットボトルを切ってノーズコーン（先端部）を作り、もう1本のペットボトル（本体）にかぶせてビニールテープでしっかり固定します。先端には安全のために必ずスポンジ等のクッション材を取り付けます。
- 牛乳パック等を切り出して羽を3〜4枚作り、本体の下部に等間隔でテープで貼り付けます。
- 指導のポイント: 羽が曲がっているとまっすぐ飛ばないため、定規を当てて真っ直ぐ、かつ均等に取り付けるよう指導します。
打ち上げ・探究実験（45分）
屋外の広い場所に移動し、グループごとに条件を変えて打ち上げ、ワークシートに記録します。
- 基本の打ち上げ: まずは水なし（空気のみ）で打ち上げ、その後の水を入れた時の飛距離の違いを体感させます。
- 水量の探究: ボトルの容量に対して、水の量を1/4、1/3、1/2などと変化させ、飛距離がどう変わるか実験します。
- 発射角度の探究: 発射台の角度を30度、45度、60度と変えて打ち上げ、どの角度が一番遠くまで飛ぶかを確かめます。
- 空気圧の探究（任意）: 空気入れで入れる回数（圧力）を変えて飛距離を比較します。
考察とまとめ（20分）
- 「水の量はどのくらいが一番飛んだか」「なぜ水を入れすぎると飛ばないのか（重すぎるため）」「最適な発射角度は何度だったか」を各グループで発表し合います。
- 実験結果を実際のロケットの燃料と機体の重さの関係に結びつけてまとめます。
探究活動への発展
- パラメーターの最適化: 水量、空気圧、発射角度の3つの変数を組み合わせ、自分たちのロケットが最も遠くまで飛ぶ「黄金比」を導き出す数学的・論理的な思考へつなげます。
- デザインと空気抵抗: ロケットの先端の形状や羽の大きさを変えたモデルを作成し、空気抵抗が飛行姿勢や飛距離に与える影響を探究させます。
安全管理上の留意点
ペットボトルロケットはかなりのスピードと飛距離が出るため、打ち上げ場所の前方や周囲に人がいないことを必ず確認し、カウントダウンを行ってから発射します。発射台の横や前に立たないように徹底指導してください。また、ロケット本体には破裂を防ぐため、必ず「炭酸飲料用」の丸みのあるペットボトルを使用し、傷のあるものは使用しないでください。空気の入れすぎ（規定の圧力以上）にも十分注意し、指導者・スタッフ間で安全確認マニュアルを共有して実施します。
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