小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，O为支点．总重为G的钩码悬挂在杠杆上的A点，竖直向上缓慢拉动弹簧测力计，测得钩码上升的高度为h，弹簧测力计示数为F，其移动距离为s．（

Question

小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，O为支点．总重为G的钩码悬挂在杠杆上的A点，竖直向上缓慢拉动弹簧测力计，测得钩码上升的高度为h，弹簧测力计示数为F，其移动距离为s．

（1）该实验中做额外功的主要原因是___，该杠杆的机械效率为η=___（用题目中物理量的符号表示）；
（2）钩码悬挂在A点时，弹簧测力计拉力为F₁，杠杆机械效率为η₁，若同样的将钩码悬挂在B点进行实验，仍将钩码缓慢提升高度h，弹簧测力计拉力为F₂，杠杆的机械效率为η₂，忽略摩擦，则F₂___F₁、η₂___η₁（选填“大于”、“小于”或“等于”）；
（3）若保持钩码悬挂在A点不变，而将弹簧测力计作用点从杠杆最右端移到B点，仍然竖直向上缓慢拉动弹簧测力计，将钩码仍提升高度h，忽略摩擦，此时杠杆的机械效率为η₃，则η₃___η₁（选填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

（1）在提升钩码的过程中，要克服杠杆的自重做额定功，该实验中做额外功的主要原因是：克服杠杆自身重力做功；
总重为G的钩码悬挂在杠杆上的A点，竖直向上缓慢拉动弹簧测力计，测得钩码上升的高度为h，
做的有用功：W_有用=Gh，
弹簧测力计示数为F，其移动距离为s，总功：W_总=Fs，
该杠杆的机械效率为η=(W有用)/(W总)×100%=(Gh)/(Fs)×100%；
（2）在水平位置时，设杠杆自身重力的力臂为L′，拉力的力臂为杠杆的长度L，
钩码的悬挂点在A点时，钩码重力的力臂为OA，
由杠杠的平衡条件：
F₁•L=G•OA+G_杠杆L′
悬挂点移至B点时，
由杠杠的平衡条件：
F₂•L=G•OB+G_杠杆L′；
从图中可以看出，由OA到OB力臂变大，G•OB+G_杠杆L′>G•OA+G_杠杆L′
即F₂•L>F₁•L，所以F₂>F₁，即弹簧测力计的示数变大；
杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重做额外功，并且W_有用+W_额=W_总；
设杠杆重心升高的距离为h′，则有：Gh+G_杠杆h′=Fh₁，
而G不变，h不变，G_杠杆不变，钩码悬挂从A点到B点，钩码还升高相同的高度h，但杠杆上旋的角度减小，
如下图所示：

杠杆升高的距离h′变小，所以Gh+G_杠杆h′变小，所以Fh₁也变小；
由η=(W有用)/(W总)=(Gh)/(Fh1)可知，杠杆的机械效率变大；
（3）保持钩码悬挂在A点不变，只是将将弹簧测力计作用点从杠杆最右端移到B点，仍然竖直向上缓慢拉动弹簧测力计，将钩码仍提升高度h，忽略摩擦，由（2）知，Gh+G_杠杆h′保持不变，故Fh₁不变，即总功不变，
因有用功W_有用=Gh不变，根据η=(W有用)/(W总)，此时杠杆的机械效率为η₃=η₁．
故答案为：（1）克服杠杆自身重力做功； (Gh)/(Fs)×100%；
（2）大于；大于
（3）等于．