亚里士多德认为物体自身重量越重，下落的倾向就越大，下落的速度也就越快；物体越轻，下落的倾向就越小，下落的速度也就越慢。因此，亚里士多德得出了一个结论：物体下落的快慢和它的重量是成正比的。
在我们今天看来，亚里士多德的论断是错误的。然而在古代，亚里士多德有很高的声望，他所说的话没有一个人敢怀疑。所以在将近两千年的漫长岁月里，人们一直把亚里士多德的论断当作真理。直至16世纪，这个论断才被伽利略推翻。
比萨斜塔伽利略首先进行了逻辑推理，从推理中发现物体下落的快慢和它的重量无关。伽利略设想，如果亚里士多德的观点是正确的，轻重不同的两个物体下落时，重的物体下落快，轻的物体下落慢。可是，如果将它们绑在一起同时下落会出现什么情形呢?按照亚里士多德的观点，绑在一起后的物体会比原来重的物体更重，所以它们就比重的物体下落得快。可如果从另一个方面分析，重的物体要带动轻的物体运动，它们应该比重的物体下降得慢一些。这两个结论很显然是矛盾的。由此伽利略得出结论：物体下落的快慢与重量无关，所有物体下落的快慢都是相同的。
伽利略又继续研究物体下落的距离和所用时间的关系。可是又遇到了难题，因为在那个时代是没有钟的。为了计算时间，伽利略在一个大的盛水桶底部钻一个小孔，并安上龙头，在龙头下面放上接水容器。打开龙头，水就会流入接水容器，称量容器中所接水的质量就可以确定经历的时间。
物体下落时，运动的速度很快，经历的时间也极短。用这种粗糙的装置测量精确的时间显然是办不到的。伽利略仔细观察小球在斜面上的运动，发现斜面越陡，小球运动得越快。于是伽利略把小球的下落运动看成是小球斜面运动的一种特殊情况。因此伽利略就开始用斜面做实验来研究物体下落的规律。
当斜面的倾斜度很小时，他就能比较准确地计算时间了。伽利略反复进行斜面实验，测量出小球在斜面上运动的距离和所用时间，通过推导距离、时间、速率和加速度之间的关系，得出了小球沿斜面滚下或自由下落的运动都是匀加速运动的结论，又进一步发现了物体下落运动的规律——自由落体定律，即物体从静止状态开始下落，物体运动的距离同下落时间的平方成正比。
比萨斜塔
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