1590年的一天，比萨斜塔四周围满了行人，他们仰着头向上看。意大利物理学家伽利略·伽利雷站在斜塔顶层，一手拿着一个1磅重的铁球，一手拿着一个10磅重的铁球。他要当众进行实验，证实自己的推测：不同重量的物体，从同样的高度落下，会同时落在地上。
2300多年前，亚里士多德曾经提出：物体下落的速度和它的重量成正比，也就是说，物体越重，下落的速度越快。在长达1900多年的时间内，人们一直遵循着这一定论，直到16世纪才有人提出质疑。
塔顶上的伽利略同时松开双手，两个铁球同时自由下落，在众目睽睽之下，同时落到了地上。面对这样的事实，围观的观众十分惊讶，同时也都信服了伽利略的观点。
伽利略的实验证实：从同一高度自由下落的物体，不论其重量如何，都会同时落地。就是说，物体无论轻重，它们下落时的加速度是相同的。这就是物理学上一条非常重要的定律——自由落体定律。它的发现导致了以后一系列重大的科学发现。
不受任何阻力，只在重力作用下降落的物体，叫自由落体，如在地球引力作用下由静止状态开始下落的物体。
地球表面附近的上空可看作恒定的重力场。如不考虑大气阻力，在该区域内的自由落体运动是匀加速直线运动。地球的引力是恒定的，所以自由落体下落的加速度也是恒定的。这样一来，不论其质量是多少，它们下落的时间都相等。这就是自由落体定律。
按照伽利略发现的自由落体定律，同一高度同时坠落的任何物体，都应该同时落地，但为什么实际上并不是这样呢？比如，当鸡毛和铁球同时从同一高度落下时，鸡毛就会落得慢。
这是因为同质量的鸡毛受到的空气浮力更大的缘故。在真空里，鸡毛和铁球应该落得一样快。鉴于当时的技术条件，伽利略无法在真空里完成这个实验。后来，真空技术有了提高，自由落体定律再次得到了验证。实验的过程是：把鸡毛和铁球放到一个玻璃罩内，抽去空气，形成真空，实验的结果与伽利略的推测一致——两者同时落地。
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