日本知名科學(xué)家焦耳從小就很喜愛數(shù)學(xué)學(xué)初三物理焦耳定律圖，他經(jīng)常自己動(dòng)手做一些關(guān)于電、熱之類的實(shí)驗(yàn)。有一年休假，焦耳和妹妹一起到郊外旅游。聰明好學(xué)的焦耳就是在嬉戲的時(shí)侯，也沒有忘掉做他的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。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(dá)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(yīng)。結(jié)果，他想聽到的反應(yīng)出現(xiàn)了，馬收到電擊后狂跳上去，差一點(diǎn)把妹妹踢傷。
雖然早已出現(xiàn)了危險(xiǎn)，但這絲毫沒有影響到愛做實(shí)驗(yàn)的小焦耳的情緒。他和咯咯又劃著船來到山巒環(huán)繞的湖上，焦耳想在這兒試一試回聲有多大。她們?cè)诙虡尷锒褲M了火藥，之后扣動(dòng)槍栓。誰(shuí)知“砰”的一聲，從槍口里噴吐一條長(zhǎng)長(zhǎng)的火苗，燒光了焦耳的頭發(fā)，還險(xiǎn)些把姐姐嚇得扔進(jìn)湖里。這時(shí)，天空濃云密布，電閃雷鳴，剛想上岸避雨的焦耳發(fā)覺，每次閃電之后好一會(huì)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(gè)山頭，用懷表認(rèn)真記錄下去每次閃電到雷鳴之間相隔的時(shí)間。
開學(xué)后焦耳幾乎是迫不及待地把自己做的實(shí)驗(yàn)都告訴了老師，并向老師討教。老師望著篤學(xué)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(shí)際上閃電雷鳴是同時(shí)發(fā)生的。”焦耳聽了豁然大悟。自此，他對(duì)學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)更加入迷。通過不斷地學(xué)習(xí)和認(rèn)真地觀察估算，他總算發(fā)覺了熱功當(dāng)量和能量守恒定理，成為一名出眾的科學(xué)家焦耳一生都在從事實(shí)驗(yàn)研究工作，在電磁學(xué)、熱學(xué)、氣體分子動(dòng)理論等方面均做出了卓越的貢獻(xiàn)。他是靠自學(xué)成為化學(xué)學(xué)家的。
焦耳的主要貢獻(xiàn)是他鉆研并測(cè)定了熱和機(jī)械功之間的當(dāng)量關(guān)系。這方面研究工作的第一篇論文《關(guān)于電磁的熱效應(yīng)和熱的功值》，是1843年在法國(guó)《哲學(xué)刊物》第23卷第3輯上發(fā)表的。隨后初三物理焦耳定律圖，他用不同材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)果發(fā)覺雖然所用的技巧、設(shè)備、材料各不相同，結(jié)果都相差不遠(yuǎn);而且隨著實(shí)驗(yàn)精度的提升，趨近于一定的數(shù)值。最后他將多年的實(shí)驗(yàn)結(jié)果寫成論文發(fā)表在美國(guó)皇家學(xué)會(huì)《哲學(xué)學(xué)報(bào)》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(zhǎng)1公尺的機(jī)械功。他精益求精，直至1878年還有檢測(cè)結(jié)果的報(bào)告。他近40年的研究工作，為熱運(yùn)動(dòng)與其他運(yùn)動(dòng)的互相轉(zhuǎn)換，運(yùn)動(dòng)守恒等問題，提供了無(wú)可置疑的證據(jù)，焦耳因而成為能量守恒定理的發(fā)覺者之一。