大学入学共通テスト（理科） 過去問
令和5年度（2023年度）本試験
問81 (物理（第2問） 問3)

空気中での落下運動に関する探究について、次の問いに答えよ。

生徒：抵抗力の大きさRが速さvに比例すると仮定すると、正の比例定数kを用いて
R＝kv
と書けます。物体の質量をm、重力加速度の大きさをgとすると、R＝mgとなるvが終端速度の大きさv_fなので、
v_f＝mg／k
と表されます。実験をしてv_fとmの関係を確かめてみたいです。
先生：いいですね。図1のようなお弁当のおかずを入れるアルミカップは、何枚か重ねることによって質量の異なる物体にすることができるので、落下させてその関係を調べることができますね。その物体の形は枚数によらずほぼ同じなので、kは変わらないとみなしましょう。物体の質量mはアルミカップの枚数nに比例します。
生徒：そうすると、v_fがnに比例することが予想できますね。

n枚重ねたアルミカップを落下させて動画を撮影した。図2のように、アルミカップが落下していく途中で、20cmごとに落下するのに要する時間を10回測定して平均した。この実験をn＝1、2、3、4、5の場合について行った。その結果を表1にまとめた。

生徒：アルミカップの枚数nとv_fの測定値を図3に点で描き込みましたが、
v_f＝mg／kに基づく予想と少し違いますね。

図3が予想していた結果と異なると判断できるのはなぜか。その根拠として最も適当なものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。