伽利略在斜塔上把一大一小兩個不同重量的鐵球同時拋落，結果兩個鐵球同時著地。這一實驗推翻了公元前古希臘學者亞里斯多德的“落體運動法則”認為的――兩物體從同一高度落地，重的比輕的先落地的錯誤論斷。亞里土多德多憑主觀思考和純推理方法作結論，好多觀點是唯心的，因而好多是謬誤的。伽利略開創了實驗物理的先行，他不但在實驗上而且從推理上也推翻了亞里士多德的錯誤觀點。他用反證法從亞里士多德的結論出發：如果重的鐵球比輕的先落地，那麼將兩個鐵球連在一起的重量肯定要大於單獨的大鐵球的重量，那麼結論必然是兩個連在一起的鐵球肯定要比單獨的大鐵球先落地，但從另一方面考慮，由於小鐵球比大鐵球下落的速度慢，和大鐵球連在一起，必然會拖慢大鐵球的下落速度，結果必然是兩個連在一起的鐵球要比單獨的大鐵球后落地。這樣一來結論發生了矛盾，因而證明亞里士多德關於誰重誰先落地的觀點是錯誤的。
實際上，伽利略一開始只是從實驗現象和推理上推翻了亞里士多德的錯誤觀點，並沒有從理論上解釋這種現象。後來伽利略發現只要是在真空中所有物體從同一高度下落的速度是一樣的，哪怕是羽毛和鐵球相比。伽利略由此得出自由落體定律：自由落體運動是由靜止開始的加速度相同的勻加速直線運動。他敏銳地發現加速度相同這一現象，認為物體下落的快慢與重量無關。但是為什麼如此他也沒能解決，後來牛頓發現了牛頓第二定律和萬有引力定律，這個問題才得到瞭解釋。物體下落是因為受到了地球的吸引力，產生了重力加速度，重力加速度雖然與地球重力（吸引力）成正比，但也跟物體的重量（質量）成反比。所以重力加速度成為一個常數，對任何物體而言都是相等的，所以才會同時著地。重量這個概念實際上並不準確，嚴格說來它是重力大小的量，指的是重力，但人們常常把質量說成重量，為什麼這樣？這跟質量概念是來自於衡量物體所受重力的量度有關，這個量度是物質的屬性，這個屬性稱為質量，有時也叫引力質量，它是物體重力的量度。引力質量常常被稱為重量，就是因為引力質量和重力總是成正比。當然質量概念還來自於衡量慣性的量度，這也是物質的屬性，這個質量又叫慣性質量。愛因斯坦廣義相對論認為引力質量等於慣性質量。這也得到了現代科學的精確驗證。所以在自由落體運動中遵循牛頓第二定律的慣性質量象引力質量一樣也和物體所受重力成正比，所以這個比例數――重力加速度是個常數，與重量無關。
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