在地球引力作用下由靜止狀態開始下落的物體。地球表面附近的上空可看作是恆定的重力場。如不考慮大氣阻力，在該區域內的自由落體運動是勻加速直線運動。其加速度恆等於重力加速度g。兩個質量不同的物體，以同樣的初速度下落，根據位移的計算公式為h=1/2*gt^2，由於g為衡量，高度相等，所以時間也相同。

先看伽利略的想法，如果重球下落的快，則將輕重不同的兩個球連在一起，就比重的還重，所以下落更快。但輕重不同的物體連在一起，輕球下落的慢，就會遲滯重球的下落，所以下落變慢。出現矛盾的結論，所以，重球下落的快是錯誤的。同理，可推出輕球下落的快也是錯誤的，因此，輕重不同的球從同一高度同時下落同時落地。

再從機械能轉化的角度分析，物體在某一高度h時，重力勢能Ep＝mgh，下落過程中，重力勢能轉化為動能，如果落地時的速度為v，則落地時的動能Ek＝1/2mv²。不計空氣阻力Ek＝Ep，即1/2mv²＝mgh，所以v＝√2gh，可見，物體下落到某一高度的速度只與下落的高度有關，與物體的輕重無關，因此輕重不同的球從同一高度下落同時落地。