駆け込み自由研究!身近な材料でできる実験に小学生が挑戦してみた【PR】

「自由研究のテーマは何にしよう……」と考えているうちに、夏休みも終盤。観察日記は時間がかかるし、実験は準備が大変そうですよね。でも、自由研究は身のまわりにある材料と道具でできるんです。今回は身近なもので、3ステップですぐできる「自由研究ラボ2022」の実験を監修した伊藤尚未先生といっしょに、小学1・3・5年生が3つの実験にチャレンジ。材料や実験の写真を撮ってプリントしながら、その場で自由研究をまとめていきます。身近にある材料を使って、無事まとめまで完成できるでしょうか?

この記事のポイント

実験1:紙コップと輪ゴムとわりばしで、変化球のしくみを知ろう

小学1年生の中村征楽(せら)さん(7歳)が挑戦したのは、紙コップロケットの実験。2つの紙コップをセロハンテープでつなげ、輪ゴムをわりばしに取り付けたら準備完了。輪ゴムを紙コップに巻き付けて指で押さえ、指をはなして紙コップを飛ばします。

紙コップとわりばし、輪ゴム、セロハンテープがあればすぐにできる実験。「簡単。すぐにできたよ」

初めはうまく飛ばすことができなかった征楽さん。わりばしを紙コップに当たらない高さに持つようにすることで、うまく飛ばせるように。回転しながら飛び出した紙コップの、不思議な動きを観察することができました。「なんでだろう?」と気になった征楽さんは、紙コップの他、お菓子の空き容器などを使った実験にも挑戦。飛ばすものや飛ばし方を変えて飛ぶスピードや動きをメモし、夢中になって自由研究を進めていました。

回転しながら飛ぶことで、不思議な動きになる。「いろいろなものが飛ばせるよ」

  • ・かかった時間:13分
  • ・実験の感想:「いろいろなもので実験できるし、飛び方が面白くて楽しい」
  • ・実験からわかること:飛ばし方や飛ばすもので回転の動きやスピードが変わること
  • ・発展調査:「紙コップが不思議な飛び方をするのは、物が回転しながら進む時にはたらくマグヌス効果が関係しているよ。野球の変化球など、マグヌス効果が関係している身近な例を探してみてもいいね」(伊藤先生)

自由研究テーマ「ふわふわ浮かぶ?ふしぎな紙コップロケット!」はこちら

実験2:コーヒーフィルターとペンと水で予想外のアート作品完成

続いて小学3年生の澤井晴ノ(はの)さん(8歳)がチャレンジしたのは、水性カラーペンのインクの色を分解するアートな実験。はさみでカットしたコーヒーフィルターにペンで点を描き、コーヒーフィルターの端を水に浸します。すると、水が染み込んで広がり、ペンで描いた点が変化するようすが観察できます。

水性カラーペンとコーヒーフィルターとはさみ、水を入れたコップがあればOK。「わあ、いろいろな色が出てくる」

ペンで点を描いただけなのに、水が染み込むと徐々に色が変わりながら広がっていくようすに「濃い青が紫になったり、赤がオレンジになったりして面白い」と、興味津々の晴ノさん。色が変わるのは、インクの中に重さのちがう色の成分が使われているため。伊藤先生によると「コーヒーフィルター全体を浸してしまうと水の広がりが観察しにくいので、先端だけを水に浸すのがコツ」。晴ノさんは、点を描いて水の力で広げることをくり返し、きれいなアート作品を完成させることができました。

コーヒーフィルターのカットの形を変えたものを使い、クジャクのアート作品が完成。「ドライヤーを使うとすぐ乾くからどんどん作れるよ」

  • ・かかった時間:22分
  • ・実験の感想:「きれいな模様ができるし、色が変わっておどろいた」
  • ・実験からわかること:水性カラーペンのインクの中にさまざまな色の成分が使われていること。紙に水をつけると水を吸い上げる力がはたらくこと
  • ・発展調査:「水が吸い上げられるのは毛細管現象によるもの。ティッシュや布などを使って吸い上げられ方のちがいを観察して、毛細管現象について調べることもできるよ」(伊藤先生)

自由研究テーマ「水の力でインクの色を分解!?」はこちら

実験3:ミニライトとスマホで「リサージュ曲線」アートに挑戦

中学生向けの実験にトライしたのは、小学5年生の中村具楽(ぐら)さん(10歳)。ミニライトをつり下げた振り子を揺らし、光の軌道をスマホまたはデジカメで撮影します。振り子がどのような軌道を描いているのかを観察する実験ですが、果たしてきれいに写すことはできるのでしょうか。

ミニ懐中電灯の先端にキリやコンパスなどで小さな穴を開けた黒い紙を貼り、穴から光が出るようにします(ケガをしないように十分ご注意ください)。タコ糸をYの字になるように取り付け、天井フックやカメラの三脚などからミニライトをつり下げます。ミニライトの下にスマホをセットし、スマホのバルブ撮影機能、もしくはバルブ撮影アプリで光の撮影を開始します(スマホによって対応できない場合もあります)。デジカメの場合は、シャッタースピードを遅く設定します。

タコ糸のYの字は、左右が均等になるように取り付けるのがコツ。「暗い所じゃないと撮影しにくいよ」

ところが、最初はなかなか光の軌道が撮れません。部屋が明るすぎて光が撮れなかったり、画面から大きくはみ出してしまったり……。ミニライトの揺らし方を小さくしたり位置を高くしてみたりと調節し、暗くなってきたところで再挑戦。すると、見事な光の曲線が撮影できました。「部屋を暗くしたほうが撮りやすいですね。ご自宅の場合は夜に部屋の照明を消して行うとよいでしょう」と伊藤先生。具楽さんも「振り子の動きが大きすぎると写真からはみ出してしまうので、小さめに揺らすのがいいと思う」と、成功の秘訣(ひけつ)を教えてくれました。

「やっとうまく撮れた」 明るい時にスマホで撮影した写真(左)と、暗くなってからデジカメで撮影した写真(右)。

  • ・かかった時間:暗くなる前は20分がんばって失敗。まもなく暗くなり5分で成功
  • ・実験の感想:「撮影は難しかったけど、きれいな模様が撮れて達成感」
  • ・実験からわかること:振り子が規則的な動きをすること
  • ・発展調査:「振り子が描く曲線をリサージュ曲線というよ。振り子のつり下げ方を変えてみると、どんなリサージュ曲線が描かれるか調べることができるね」(伊藤先生)

自由研究テーマ「振り子を揺らして光のアートをつくろう」はこちら

実験終了。テンプレートを使えば簡単にまとめられる

実験が終わったら、次はまとめ作業。実験中にスマホで撮影した写真はきれいにプリントして、まとめに使いたいですよね。エプソンのエコタンク方式の家庭用プリンター「EW-M873T」なら、実験で撮影した水性カラーペンの鮮やかな色や、ライトの光の軌道を忠実に再現できます。そして、写真のレイアウトも簡単。「3ステップで簡単!まとめまで完成 自由研究ラボ」のテンプレートに写真を貼りながら、その場で小学生たちにまとめてもらいました。

1.実験中に撮った写真をテンプレートに合わせてプリント

実験をしながらスマホで撮影しておいた写真をプリントしてまとめに使います。新たに撮るのではなくあらかじめ材料なども撮っておいたので、集中力を失わずにスピーディーにすすめられました。テンプレートに合わせて写真の大きさを調節する時に大活躍したのは、エプソンのスマホ用アプリ「Epson Creative Print」。実験途中の写真と結果の写真の2つを同じサイズでプリントしたい時も、パソコンなしで簡単にコラージュできました。

ふだんタブレット学習もしている小学生は操作もすぐにマスター。「いろんなコラージュがすぐにできるし、簡単だよ」
写真は、エコタンク方式のプリンター「EW-M873T」。

2.自由研究の表紙には、タイトルだけじゃなく写真も貼って

自由研究の表紙には、写真をプリントして貼り付けると、一目で何の研究か伝わって印象もUP。実験の途中など見せたいところの写真をプリントして貼ることで、まとめの完成度を上げることができました。手描きのイラストを大きく使いたい、まとめ用紙に合わせて図表を縮小したいといった時も、プリンターのコピー機能でサイズ調整すればスムーズです。

コピー機能でサイズ調整もラクラク。右はみんなの自由研究の表紙。「表のコピーもできるよ」

3.中身は表や比較写真も使ってわかりやすく、完成

実験の流れを写真でまとめたり、写真を使って見やすい表を作ったり、わかったことを書いたりして、ついにまとめが完成。テンプレートにはテーマを選んだ理由や知りたいこと、結果の予想とわかったことなどを書くスペースもあるので、記入もれも心配なし。それぞれ15分くらいで自由研究のまとめを完成させることができました。

「自由研究ができた」テンプレートを使ったみんなの自由研究の一部。右下は、自由研究を完成させてほっと一息の子どもたちと伊藤先生。

自由研究ラボで、身近なテーマを見つけよう

実験からまとめまで、3人とも1時間以内で完成させることができました。面白い実験を成功させたことで、自信にもつながったようです。「身近な材料や道具でできる自由研究はたくさんあります。3ステップですぐできる「自由研究ラボ2022」にはまだまだたくさんテーマがあるので、気軽にトライしてください」と伊藤先生。

3ステップで簡単!まとめまで完成 自由研究ラボ」には、今回使った他にもさまざまなタイプの自由研究テンプレートがあります。無料でダウンロードしてプリントすれば、すぐに自由研究がまとめられます。こちらもぜひ活用してくださいね。

編集/樋口かおる 執筆/橘川麻実 撮影/工藤真衣子 実験監修/伊藤尚未

3ステップで簡単!まとめまで完成 自由研究ラボ

3ステップで簡単!まとめまで完成 自由研究ラボ

身近な材料でできる実験や調べ学習などの自由研究テーマや、埋めるだけでまとめが完成するテンプレートを多数紹介

プロフィール

伊藤尚未

「自由研究ラボ2022」の実験を監修。月刊誌『子供の科学』で電子工作の連載を持ち、子どもたちに電気・電子分野のモノづくりのおもしろさを伝え続けている。

プロフィール

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