亞里士多德認為物體自身重量越重，下落的傾向就越大，下落的速度也就越快；物體越輕，下落的傾向就越小，下落的速度也就越慢。因此，亞里士多德得出了一個結論：物體下落的快慢和它的重量是成正比的。

在我們今天看來，亞里士多德的論斷是錯誤的。然而在古代，亞里士多德有很高的聲望，他所說的話沒有一個人敢懷疑。所以在將近兩千年的漫長歲月里，人們一直把亞里士多德的論斷當作真理。直至16世紀，這個論斷才被伽利略推翻。

伽利略首先進行了邏輯推理，從推理中發現物體下落的快慢和它的重量無關。伽利略設想，如果亞里士多德的觀點是正確的，輕重不同的兩個物體下落時，重的物體下落快，輕的物體下落慢。可是，如果將它們綁在一起同時下落會出現什么情形呢？按照亞里士多德的觀點，綁在一起后的物體會比原來重的物體更重，所以它們就比重的物體下落得快。可如果從另一個方面分析，重的物體要帶動輕的物體運動，它們應該比重的物體下降得慢一些。這兩個結論很顯然是矛盾的。由此伽利略得出結論：物體下落的快慢與重量無關，所有物體下落的快慢都是相同的。

伽利略又繼續研究物體下落的距離和所用時間的關系。可是又遇到了難題，因為在那個時代是沒有鐘的。為了計算時間，伽利略在一個大的盛水桶底部鉆一個小孔，并安上龍頭，在龍頭下面放上接水容器。打開龍頭，水就會流入接水容器，稱量容器中所接水的質量就可以確定經歷的時間。

物體下落時，運動的速度很快，經歷的時間也極短。用這種粗糙的裝置測量精確的時間顯然是辦不到的。伽利略仔細觀察小球在斜面上的運動，發現斜面越陡，小球運動得越快。于是伽利略把小球的下落運動看成是小球斜面運動的一種特殊情況。因此伽利略就開始用斜面做實驗來研究物體下落的規律。

當斜面的傾斜度很小時，他就能比較準確地計算時間了。伽利略反復進行斜面實驗，測量出小球在斜面上運動的距離和所用時間，通過推導距離、時間、速率和加速度之間的關系，得出了小球沿斜面滾下或自由下落的運動都是勻加速運動的結論，又進一步發現了物體下落運動的規律——自由落體定律，即物體從靜止狀態開始下落，物體運動的距離同下落時間的平方成正比。