我们今天所理解的能量概念，是经过数个世纪演变而来的。它曾长期与力和功率的概念相混淆。"能量"一词最早出现在1717年约翰·伯努利（1667-1748）的一封信中，用于定义机械功。然而，直到19世纪中期，能量守恒定律才得以确立。马克斯·普朗克（1858-1947）在其1887年出版的著作《能量守恒原理》中深刻理解了这一定律的核心意义。其中心思想是：能量是宇宙中的恒定量，既不能被创造也不能被消灭，但会随时间推移转化为不同形式。
物理学中第二个基本方程，通常紧接在牛顿第二定律之后教授，是孤立系统中机械能守恒的方程。
机械能 = 动能 + 势能 = 常数
• 以焦耳为单位表示系统的总机械能。
• Ec = ½ mv² 是动能，其中 m 是物体的质量，v 是其速度。 让·勒朗·达朗贝尔（1717-1783）以及丹尼尔·伯努利（1700-1782）等其他科学家的贡献，对该公式的发展至关重要。
• Ep = mgh 是势能，其大小取决于所考虑的力场性质（如重力场、弹性场等），其中 h 是相对于参考点的高度，g 是重力加速度（9.80665 m/s²）。该公式与艾萨克·牛顿（1643-1727）的研究相关。
势能可以转化为动能，反之亦然。例如，一个下落的物体将其重力势能（mgh）转化为动能（½ mv²）。由于能量守恒，Ec + Ep = 常数。焦耳被选用来测量各种形式的能量。
这个方程至关重要，因为它体现了能量守恒定律——物理学中最基本的原理之一。它表明，在孤立系统（与外界无能量交换）中，总能量保持恒定，即使能量可以从一种形式转化为另一种形式（例如，从势能转化为动能，反之亦然）。詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（1818-1889）通过其关于热能与机械能守恒的实验，为确立这一定律发挥了关键作用。
要测量能量的多少，焦耳是最合适的单位。它能提供系统中能量存在的"快照"。 例如，水坝因处于重力场中的位置而储存的能量（Ep= mgh）是一种能量量值，即使水处于静止状态。通过结合质量、高度和重力加速度的信息，我们可以计算出储存的重力势能。这种能量代表了水在重力作用下下落时做功（如转动涡轮机）的潜力。 使用焦耳有助于统一不同形式能量的测量，并简化物理学中的计算。
瓦特是一个非常常见的单位，尤其在电学中，但它与焦耳测量的并非同一物理量。瓦特是功率的单位。功率是指能量传递或转换的速率。换言之，瓦特测量的是单位时间内的能量值。例如，1千瓦时。
能量是一个量，而功率是一个速率。例如，在水管中，水的流速（以升/秒为单位）对应功率，而从水管中流出的总水量（以升为单位）则对应能量。
1瓦特等于1焦耳每秒。一个100瓦的灯泡每秒消耗100焦耳的电能。
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