位能圖（potential-energy diagram）

物理學裡最有威力的圖像之一，是把物體的位能對它的位置畫出來的圖——位能圖（potential-energy diagram）。把它當作側面看的地形來讀：山谷是位能低的地方、山丘是位能高的地方，而物體的行為，就很像在這片地形上滾動的球。

你把 U（位能）畫在縱軸、位置 x 畫在橫軸上。物體所受的力是曲線斜率的負值，F = -dU/dx——白話說，力永遠指向圖上的下坡方向、朝位能較低處，而且曲線越陡的地方力越強。物體固定的總能量 E 是一條水平線。這條線高於曲線的地方，E - U 這個間隙就是動能；線與曲線相交的地方，動能為零、物體掉頭——這些就是它的轉折點。

這讓你一眼就能讀出整段運動。曲線的凹陷是一口位能井，能把物體困住，物體便在兩個轉折點之間來回振盪；谷底是穩定平衡，丘頂是不穩定平衡。物理學家用這種圖處理各種問題，從彈簧上的物體（一條簡單的拋物線）、到兩個原子之間的鍵結、再到行星的軌道。