共通テスト（理科）過去問
令和7年度（2025年度）本試験
問5 (物理基礎（第2問）問1)

「滑車と二つのおもりを用いて重力加速度の大きさgを測定する」という探究課題について、次の文章を読み、後の問いに答えよ。ただし、滑車はなめらかに回り、糸と滑車の質量および空気抵抗の影響を無視する。また、糸は伸び縮みせず、たるまないものとする。

図1のように、gより小さい大きさの加速度でおもりが運動する装置を考えよう。定滑車に糸をかけ、糸の両端に質量M，M′の二つのおもりをつけて静かにはなす。M≦M′のとき、二つのおもりの加速度の大きさaは、重力加速度の大きさgを用いて
a＝｛（M′−M）／（M＋M′）｝g
と表される。この式から、aが測定できればgの値を求めることができるだろう。

ここで、M＝M′とM＜M′の二つの場合を考えよう。

まずM＝M′のとき、二つのおもりに大きさv₀の初速度を与え、鉛直方向に等速直線運動をさせる。このとき、糸の張力の大きさSを表す式として正しいものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。

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問題

共通テスト（理科）試験令和7年度（2025年度）本試験問5（物理基礎（第2問）問1）（訂正依頼・報告はこちら）

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Mg
2Mg
4Mg
Mv₀
2Mv₀
Mv₀²／2
Mv₀²

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この過去問の解説（3件）

正答は「Mg」となります。

直前に初速度を与えて論点をわかりにくくしただけで、張力Sを問うている問題なことに気をつけましょう。

滑車の摩擦を考えず、張力も一定として良い、さらにM=M'のため、どちらのおもりに着目してもかまいません。

わかりやすさのために、今は質量Мのおもりについて考えましょう。

摩擦や空気抵抗がなく等速直線運動（加速度0）ということは、おもりにはたらく力はつりあっているということです。

今おもりにはたらいている力は張力Sと重力Mgです。
それぞれ鉛直方向上向きと下向きのため、
（上向きの力）＝（下向きの力）
とすると、そのまま下記となります。
S=Mg

よって正答は「Mg」です。

ちなみに質量М'のおもりに着目しても同じです。

おもりM'にも張力Sと重力M'gしかはたらいておらず、等速直線運動しているため、下記となります。
S=M'g

また、両端にはたらく張力Sはおなじはずですが、今は
M=M'
のため、
S=Mg=M'g
となり、これもきちんと辻褄が合います。

選択肢2. Mg

この選択肢が適当です。

まとめ

滑車を使っていますが、最も基本的な力学の問題です。

この際に物理用語を整理しておきましょう。
なめらか：摩擦を考えない
小物体：大きさを考えない（摩擦や空気抵抗を考えない
伸び縮みしない：ばね力としなくて良い
たるまない：張力が0とならない

当問では「小物体」ではなく「おもり」であり「吊るす」操作のため、色々な物に対して「空気抵抗を考えない」との注釈が出ています。
こうした物理用語にも気をつけられると、物体にはたらく力がわかるため、正答率が上がります。

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Mg　が答えとなります。

Mに対する張力は滑車の反対側のM'に対する重力であるM'gとなります。

同様に、

M'に対する張力は滑車の反対側のMに対する重力であるMgとなります。

2つの張力はM＝M′より

Mg＝M′g

となります。

したがって、

答えはMgとなります。

（※M'gも正しいですが、選択肢にありません。）

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解答　Mg

解説

どちらか一方だけの物体に着目します。

物体にかかっている力は、重力と張力です。

物体が等速直線運動しているので、

慣性の法則より、張力と重力が釣り合っています。

よって答えは　Mg　となります。

選択肢2. Mg

この選択肢が正解となります。

まとめ

力が釣り合っているとき、物体は等速直線運動します。

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