日本知名科學家焦耳從小就很喜愛數學學初三物理焦耳定律圖，他經常自己動手做一些關于電、熱之類的實驗。有一年休假，焦耳和妹妹一起到郊外旅游。聰明好學的焦耳就是在嬉戲的時侯，也沒有忘掉做他的化學實驗。他找了一匹跛腳的馬，由他弟弟牽著，自己悄悄躲在旁邊，用伏達電瓶將電流通到馬頭上，想試一試植物在遭到電壓剌激后的反應。結果，他想聽到的反應出現了，馬收到電擊后狂跳上去，差一點把妹妹踢傷。
雖然早已出現了危險，但這絲毫沒有影響到愛做實驗的小焦耳的情緒。他和咯咯又劃著船來到山巒環繞的湖上，焦耳想在這兒試一試回聲有多大。她們在短槍里堆滿了火藥，之后扣動槍栓。誰知“砰”的一聲，從槍口里噴吐一條長長的火苗，燒光了焦耳的頭發，還險些把姐姐嚇得扔進湖里。這時，天空濃云密布，電閃雷鳴，剛想上岸避雨的焦耳發覺，每次閃電之后好一會兒能夠看見轟隆的雷聲，這是如何回事？焦耳顧不得避雨，拉著妹妹爬上一個山頭，用懷表認真記錄下去每次閃電到雷鳴之間相隔的時間。
開學后焦耳幾乎是迫不及待地把自己做的實驗都告訴了老師，并向老師討教。老師望著篤學好問的焦耳笑了，耐心地為他講解：“光和聲的傳播速率是不一樣的，光速快而波速慢，所以人們總是想見閃電再看到雷聲，而實際上閃電雷鳴是同時發生的。”焦耳聽了豁然大悟。自此，他對學習科學知識更加入迷。通過不斷地學習和認真地觀察估算，他總算發覺了熱功當量和能量守恒定理，成為一名出眾的科學家焦耳一生都在從事實驗研究工作，在電磁學、熱學、氣體分子動理論等方面均做出了卓越的貢獻。他是靠自學成為化學學家的。
焦耳的主要貢獻是他鉆研并測定了熱和機械功之間的當量關系。這方面研究工作的第一篇論文《關于電磁的熱效應和熱的功值》，是1843年在法國《哲學刊物》第23卷第3輯上發表的。隨后初三物理焦耳定律圖，他用不同材料進行實驗，并不斷改進實驗設計，結果發覺雖然所用的技巧、設備、材料各不相同，結果都相差不遠;而且隨著實驗精度的提升，趨近于一定的數值。最后他將多年的實驗結果寫成論文發表在美國皇家學會《哲學學報》1850年第140卷上，其中闡述:第一，不論固體或液體，磨擦所形成的熱量，總是與所耗的力的大小成比列。第二，要形成使1磅水(在真空中稱量，其氣溫在50~60華氏度之間)降低1華氏度的熱量，須要耗損772磅重物增長1公尺的機械功。他精益求精，直至1878年還有檢測結果的報告。他近40年的研究工作，為熱運動與其他運動的互相轉換，運動守恒等問題，提供了無可置疑的證據，焦耳因而成為能量守恒定理的發覺者之一。