Trong thế giới vật lý, năng lượng là đại lượng đặc biệt: nó không tự sinh ra và cũng không tự mất đi, mà chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác, từ vật này sang vật khác. Khi chỉ có lực thế tác dụng (như trọng lực hoặc đàn hồi), tổng năng lượng cơ học của một vật luôn được bảo toàn. Đó là nội dung của định luật bảo toàn cơ năng, được biểu diễn bằng công thức:
W = W_t + W_đ = hằng số
trong đó W_t = mgh là thế năng trọng trường,
là động năng.
Công thức này cho thấy, trong một hệ kín không chịu tác động của lực ma sát hay lực cản, sự thay đổi của thế năng sẽ luôn đi kèm với sự biến đổi của động năng, sao cho tổng năng lượng cơ học không đổi.
Trong thực tế, định luật này giúp lý giải nhiều hiện tượng quen thuộc: một con lắc dao động, một viên bi lăn xuống dốc hay tàu lượn siêu tốc lao từ đỉnh cao xuống thấp. Khi vật đi xuống, thế năng giảm và động năng tăng; ngược lại, khi vật đi lên, thế năng tăng còn động năng giảm. Việc vận dụng định luật này không chỉ giúp học sinh hiểu rõ bản chất chuyển động, mà còn là nền tảng cho các ngành kỹ thuật như thiết kế hệ thống nâng, máy cơ khí, hay nghiên cứu động năng của phương tiện giao thông.