伽利略在斜塔上把一大一小两个不同重量的铁球同时抛落，结果两个铁球同时着地。这一实验推翻了公元前古希腊学者亚里斯多德的“落体运动法则”认为的――两物体从同一高度落地，重的比轻的先落地的错误论断。亚里土多德多凭主观思考和纯推理方法作结论，好多观点是唯心的，因而好多是谬误的。伽利略开创了实验物理的先行，他不但在实验上而且从推理上也推翻了亚里士多德的错误观点。他用反证法从亚里士多德的结论出发：如果重的铁球比轻的先落地，那么将两个铁球连在一起的重量肯定要大于单独的大铁球的重量，那么结论必然是两个连在一起的铁球肯定要比单独的大铁球先落地，但从另一方面考虑，由于小铁球比大铁球下落的速度慢，和大铁球连在一起，必然会拖慢大铁球的下落速度，结果必然是两个连在一起的铁球要比单独的大铁球后落地。这样一来结论发生了矛盾，因而证明亚里士多德关于谁重谁先落地的观点是错误的。
实际上，伽利略一开始只是从实验现象和推理上推翻了亚里士多德的错误观点，并没有从理论上解释这种现象。后来伽利略发现只要是在真空中所有物体从同一高度下落的速度是一样的，哪怕是羽毛和铁球相比。伽利略由此得出自由落体定律：自由落体运动是由静止开始的加速度相同的匀加速直线运动。他敏锐地发现加速度相同这一现象，认为物体下落的快慢与重量无关。但是为什么如此他也没能解决，后来牛顿发现了牛顿第二定律和万有引力定律，这个问题才得到了解释。物体下落是因为受到了地球的吸引力，产生了重力加速度，重力加速度虽然与地球重力（吸引力）成正比，但也跟物体的重量（质量）成反比。所以重力加速度成为一个常数，对任何物体而言都是相等的，所以才会同时着地。重量这个概念实际上并不准确，严格说来它是重力大小的量，指的是重力，但人们常常把质量说成重量，为什么这样？这跟质量概念是来自于衡量物体所受重力的量度有关，这个量度是物质的属性，这个属性称为质量，有时也叫引力质量，它是物体重力的量度。引力质量常常被称为重量，就是因为引力质量和重力总是成正比。当然质量概念还来自于衡量惯性的量度，这也是物质的属性，这个质量又叫惯性质量。爱因斯坦广义相对论认为引力质量等于惯性质量。这也得到了现代科学的精确验证。所以在自由落体运动中遵循牛顿第二定律的惯性质量象引力质量一样也和物体所受重力成正比，所以这个比例数――重力加速度是个常数，与重量无关。
