1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個鐵球同時落地”的實驗，得出了重量不同的兩個鐵球同時下落的結論，從此推翻了亞里士多德“物體下落速度和重量成比例”的學說，糾正了這個持續了1900多年之久的錯誤結論。關於自由落體實驗，伽利略做了大量的實驗，他站在斜塔上面讓不同材料構成的物體從塔頂上落下來，並測定下落時間有多少差別。結果發現，各種物體都是同時落地，而不分先後。也就是說，下落運動與物體的具體特徵並無關係。無論木製球或鐵製球，如果同時從塔上開始下落，它們將同時到達地面。伽利略透過反覆的實驗，認為如果不計空氣阻力，輕重物體的自由下落速度是相同的，即重力加速度的大小都是相同的。

　　我們若從牛頓的萬有引力定律分析自由落體的運動規律，任意兩個物體之間都遵循著萬有引力定律，輕重不同的兩個物體在地球的引力場中做自由落體運動都將獲得相同的加速度，所以實驗得出大小兩球同時落地的結果是符合萬有引力定律的。就是說伽利略的實驗結論和從萬有引力定律所做的理論分析是完全一致的，從這一點來說，伽利略的實驗是正確的。但是，萬有引力定律完全成立是需要一定的條件的，必須假定任意兩個中性物體之間的相互作用都是完全遵從萬有引力定律的，任意兩個物體場都與地球場作用的規律完全相同，而其實不然。

　　關於重力加速度的公式可以利用牛頓的萬有引力定律推匯出來。

　　地球上空的物體在以地心為描述其運動的參照點時，若它是圍繞地球做勻速圓周運動，物體在與地心連線的方向上受到的合外力是一個指向地球中心的向心力，

　　這個向心力由物體與地球之間的萬有引力提供，即 F向 = F引 ，根據向心力遵循的牛頓第二定律公式：F=ma和萬有引力定律公式： 可得，

　　在上面的式子中，M是地球質量，m是物體的質量，R是地球半徑，h是物體距離地面的高度，g是物體圍繞地球做勻速圓周運動產生的向心加速度，也即物體在此處的重力加速度，N是引力常量。

　　再來看一下地面上空的物體做自由落體運動的情況，這種情況地球對物體的萬有引力大於物體在該位置環繞地球做勻速圓周運動所需要的向心力，因此物體將做自由落體運動。物體自由下落受到的合外力仍然為：

　　F合 = F萬

　　從上面推匯出來的物體重力加速度的公式中可以看出，在地面上空同一高度的兩個物體，不管物體的質量、大小、結構、密度如何，它們獲得的重力加速度都是完全相同的。

　　因為按照場之間的作用規律，物體之間的萬有引力作用實際上是藉助於物體之間的場產生作用。同樣對於任意兩個物體與地球之間的萬有引力作用，也是藉助於場產生作用。只有任意兩個物體自身所帶的場與地球場之間產生的萬有引力作用都具有完全相同的規律時，萬有引力定律才是嚴格成立的，產生的重力加速度才能夠總是完全相同，兩球才能夠同時落地。但實際情況是，萬有引力規律只是一種近似，任意兩個物體場與地球場之間的作用規律一般來說並不完全嚴格的遵從萬有引力定律，產生的重力加速度會存在一定差異，所以，嚴格來說，任意兩個物體從同一高度做自由落體運動並不是同時落地。