苹果落地拥有的速度使得它把树下的泥地砸出一个坑，那是因为它在树上时的势能在落地过程中转化成了动能，让它有了冲向地面的速度。苹果下落时势能减少了，但动能增加了，总的能量并没有改变。家里暖气的热量散发出来，会让人感到温暖，是因为暖气中的能量跑到了人体内，总的能量还是不变的。这就是能量守恒。

能量守恒定律是现代科学中最重要的理论之一，其最基本的内容是：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能由一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体。在生活中，我们每天都在见证这一定律，例如电热水壶利用电能加热电阻丝把水烧开。

詹姆斯·焦耳是最先通过实验证实能量守恒定律的人。焦耳利用降落的砝码带动密闭的水容器中的大型浆叶轮，然后计算出砝码的重力势能，并推出当砝码降落到地面时几乎所有的重力势能都会转化为浆叶轮的动能而使之转动。桨叶轮转动搅动容器里的水，使其升温。虽然升温不大,但是能够测量出来。了解一定量的水升高一定的温度需要的能量，焦耳由此计算出了水容器中的水获得了多少能量。令他感到兴奋的是，他发现水获得的能量正好等于砝码降落时减少的重力势能。焦耳在能量方面做出的杰出贡献得到了世人的认可，能量的国际制单位(焦耳)就是以他的名字命名的。

焦耳的研究工作主要聚焦于机械能，不过，后来的物理学家将这个定律进行了拓展，它对化学能同样适用:能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能由一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而能量的总量保持不变。