空气能热泵热水器是一种能从自然界的空气获取低品位热能，经过电力做功，提供可被人们所用的热水内能的装置。热泵理论起源于十九世纪早期法国科学家萨迪·卡诺，卡诺在１８２４年首次提出“卡诺循环”理论，英国科学家开尔文于１８５０年提出：冷冻装置可以用于加热，之后许多科学家和工程师对热泵进行了大量研究。目前一些发达国家的空气能热泵热水器普及率已超过了７０％。
在我国空气能热泵也呈现出蓬勃发展之势，热泵热水器已经被科技部列入“火炬计划”，各大电器厂商都相继开发出空气能热水器。

在物理教学中作为实例引入空气能热泵，可帮助中学生加深对能量概念的理解，提升节能意识，认识“物理·技术·社会”的联系。