公元前4世纪，希腊有个著名的哲学家，名叫亚里士多德，他认为：重的物体下落快，轻的物体下落慢。如果让羽毛和石块同时下落，石块落地快，羽毛落地慢。在将近2000年时间里，亚里士多德的观点被认为绝对正确。到了公元16世纪，意大利物理学家伽利略首先向亚里士多德提出了挑战。他巧妙地提出：如果把一个重物与一轻物绑在一起，结果怎样呢？这一问正好点着亚里士多德的漏洞。重物下落得快，轻物下落得慢，轻重两物绑在一起，快的变得慢些，慢的变得快些。按照亚里士多德的观点，其下落速度应比重的慢而比轻的快，轻物与重物绑在一起，下落速度不快也不慢。另一方面，按照亚里士多德的观点，重物下落快，那么轻物与重物绑在一起，比重物还要重，下落速度应该更快。
伽利略竟然挑权威人物的刺，指出亚里士多德理论中矛盾，这样就得罪了许多学者、教授，他们纷纷要他拿出证据来，于是产生了流传广泛的有名的斜塔实验故事。
相传1590年的某一天，在意大利比萨大学的校园里出现了一张通知，通知里告诉人们，年轻的伽利略教授（当时年仅26岁）在他的几位学生的协助下，将于第二天中午在比萨斜塔上做重物落地实验，邀请全体师生前往观看。
第二天中午，许多人来到比萨斜塔，一部分人是好奇，另一部分人是想看伽利略的笑话。
实验开始了。伽利略让一个学生首先登上斜塔的第二层，将两个分别重1磅和10磅的铅球放进一个特制的盒子里。只见伽利略在塔下一挥手，持盒子的学生一碰按钮，盒子顿时打开，两个轻重不同的球同时离开盒子，转眼之间，只听“啪”地一声，两个轻重不同的铅球同时落地，这使在场的人都大吃一惊。接着，伽利略在塔的第三层、第五层和塔顶重复了这一实验，每一次，不同重量的铅球从同一高度落下来，都是同时到达地面。
这就是著名的斜塔实验，它以不可辩驳的事实纠正了当时已经统治近2000年的亚里士多德关于“物体愈重，下落愈快”的错误观点。
后来，人们用玻璃管做实验。管长约1.5米，一端封闭，另一端有抽气开关。将形状、重量不同的金属硬币、铅丸、小羽毛、纸片等小物品放入管内，先使玻璃管中有空气，把玻璃管急速倒立过来，会看到物体下落的快慢是不相同的。如果把玻璃管内的空气抽出去后，再把管急速倒立过来，就会看到所有物体同时落地底部。这个实验表明：平常我们看到物体下落有快慢，不是因为它们重量不同，而是由于它们受到空气阻力作用不同的缘故。如果除掉空气阻力的影响，一切物体下落的快慢都是相同的。1971年美国宇航员斯科特，在没有空气的月球表面上使一把锤子和一根羽毛同时落到月球表面，进一步证明了伽利略的观点是正确的。
万有引力
不但地球对它周围的物体有吸引作用，任何两个物体之间都存在这种吸引作用。物体之间的这种吸引作用普遍存在于宇宙万物之间，称为万有引力。
万有引力是由于物体具有质量而在物体之间产生的一种相互作用。它的大小跟物体的质量以及两个物体之间的距离有关。物体的质量越大，它们之间的万有引力就越大；物体之间的距离越大，它们之间的万有引力就越小。
两个通常的物体之间的万有引力极其微小，我们察觉不到它，可以不予考虑。比如，两个质量都是60千克的人，相距05米，他们之间的万有引力还不足百万分之一牛顿，而一个蚂蚁拖动细草梗的力竟是这个引力的100倍。
但是，在天体系统中，由于天体的质量很大，万有引力就起着决定性作用。太阳系中的9大行星绕太阳旋转而不离去，是由于万有引力的作用。银河系里的球状星团——由上百万个恒星聚在一起并呈球状的恒星集合体——聚集不散，也是由于万有引力的作用。
在天体中质量还算很小的地球，对其他物体的万有引力已经具有很大的影响，它把人类、大气和所有地面上的物体束缚在地球上，它使月球和人造地球卫星绕地球旋转而不离去。重力就是地面附近的物体由于受到地球的万有引力而产生的。
牛顿在大约300年前综合当时的天文学和力学成就的基础上，发现了万有引力定律，这个定律揭示了自然界中一种基本的相互作用力。
浮力
石头掉进水里，很快沉入水底，一片树叶落池塘里，则在水面上漂来漂去。也许有人说这是石头比树叶重的缘故。那么，用比石头重的钢铁做成的军舰，怎么不会沉呢？
其实，树叶也好，石头、军舰也好，落水时都遵守同一条规律——阿基米德定律。这可以用实验来说明。先用一个带溢水管的容器，把容器中的水装到溢水管口，用秤先称一下石块的重量（这个重量叫实重）然后将石块的一部分慢慢浸入水中，这时可发现用秤称得的石块重量（叫做视重）变小了，这表明石块受到水向上的托力，也称浮力。再称被石块排开的从溢水管流到小杯里水的重量，就会发现小杯里水的重量正好等于石块减少的重量。这说明浮力的大小等于物体排开液体的重量。
这个定律告诉我们：树叶在水中受到的浮力等于本身的重量，而石块受到的浮力小于本身的重量，所以树叶上浮，石块下沉。军舰体积大，受到的浮力等于本身的重量，因而能在海面上自由航行。
这个定律同样适用于气体。物体在空气中所受到的浮力比在水中的浮力小得多。比如你在灌满水的浴盆里洗澡时，只要用手轻推浴盆的底，整个身体就很容易抬起来，感觉到水的浮力。如果你在地面上，想用手把身体抬起来就不那么容易了。
物体所受到的浮力与液体气体的密度有关。它们的密度越大，物体所受的浮力也越大。同样一块石头，在水中所受的浮力比在酒精中所受的浮力大，因为水的密度大于酒精。在离地中海不远的地方，有个内陆湖叫死海，那里的水特别咸，含盐量为23％—25％。这使得死海里水的密度大大超过人体的密度，人在死海里游泳，不但不用担心被淹死，还可以躺在水面上自由自在地看书。
杠杆的力量
使用筷子吃饭这是中国人发明的特殊的生活方式。其实，少年朋友们也会使用勺。为什么筷子、小勺能把食物从盘中取出送入口中呢？
仔细观察、分析筷子或勺的使用，你会发现，在使用过程中，筷子或勺的两端总是以你的中指为轴在转动（个人使用的习惯不一样，有的不一定是中指），当你夹起食物时，大拇指在向下用力。如图1筷子在·点转动，食物在B端有一个向下的重力G，大拇指在A处向下用力F。勺的使用也是如此。
像筷子这样能绕固定点转动的硬棒叫杠杆。杠杆是人类最早使用的简单机械。
第一类杠杆使力放大，
如日常生活中的钳子。第二类杠杆使力变小，如日常生活中的干果钳。第三类杠杆使距离放大，如医生用的镊子。在图1和图3中，杠杆绕固定点·转动，固定点·叫支点。A点和B点都是力的作用点，B点叫阻力作用点，A点叫动力作用点。支点到力的作用线的距离叫力臂。如图4所示。支点到阻力FB的距离L2叫阻力臂。支点到动力FA的距离L1叫动力臂。
杠杆的应用十分巧妙，作用十分巨大，只要一根硬棒，找一点支点，就可以把一块巨石、或一个重物撬起来，移动位置。
古希腊有一位科学家叫阿基米德，是一位了不起的物理学家和数学家，他曾经对杠杆的原理和作用进行过系统的研究，是世界上系统研究杠杆最早的人，他说：“假如给我一个支点，我就能推动地球”。
巧剥鸡蛋皮
鸡蛋是由蛋壳、蛋白、蛋黄构成的。蛋壳的主要成分是碳酸钙。在蛋壳和蛋白之间，有一层很薄的蛋壳膜，这是蛋白质的明胶。在鸡蛋内部还有气室（气泡）。越是新鲜的蛋，气室越小，放的时间久了，这个气室就渐渐变大。看上去蛋壳像是密封的玻璃球似的，但是实际上它是可以透少量的气的。
在煮鸡蛋时，气室内的空气就膨胀，有一部分气要跑到蛋壳外面来。蛋煮好后立即浸入凉水里时，因气室内减压，水会进到蛋壳内。换句话说，空气跑出去之后，进来了水。因为水进到了蛋壳和蛋白之间，所以蛋壳就好剥。
煮好后立即浸入凉水里的鸡蛋和煮好后稍过些时候才浸入凉水里的相比，蛋壳内进去的水多少不同，进去的水越少，蛋壳就越不好剥。其中的原因也可以从气室内的气压原理中得到答案。
耐压的拱结构
捉一只乌龟，让一个体重相当可观的彪形大汉站在乌龟的背上，在人的重压下，乌龟却安然无恙。
电灯泡看来好像很脆弱，实际上都极坚固，我们知道有许多灯泡（真空的，不是充气的）几乎完全是空的，里面没有什么物质来抵抗灯泡外面空气的压力。空气对电灯泡的压力并不小，直径10厘米的灯泡周围所受的压力就在75公斤以上。
为什么乌龟能经得住重物的压力？为什么易碎的玻璃灯泡却没有被压碎？原来灯泡的形状，龟壳的形状都有弯曲的表面，属于“拱结构”。
力学上有一条极有价值的原理：决定某一物体的坚固程度，除了构成物体的物质本身的强度外，还有物体的几何形状也起关键作用。什么样的几何形状最好呢？就耐压来说，凸曲面形（拱结构）最好。蚕壳、螺壳、蚌壳以及有些种子的外壳等也有弯曲的表面，它们虽薄，但却耐压。
为什么拱形结构特别耐压呢？那是由于凸面能把外来的压力沿着曲面分散开来，在很大程度上避免了弯折现象。以拱门为例来说明拱门顶上面哪部分砖墙的重量向下施加着压力，压在拱门中心那快楔形石头上。正因为这石块是楔形的，所以它无法向下移动，只能将压力按平行四边形的规则分解成两个力分别加在相邻的两块石头上去。相邻的这两块石头也是楔形的，同样不会往下掉，也只能把力再向旁边的石头上压，这样继续传递下去，力就均匀地分布在两旁的石头上，最后压向地基，因此，从外面压在拱门上的力量就不会把拱门压坏，可是如果从里面向它用力，那就比较容易把它毁坏了，因为石块的楔形虽然能够阻止它下落，却不能阻止它上升。
蛋壳也是这样的拱门，不过这个拱门是整块的，不是由一块一块的物质构成的。蛋壳虽然很脆，但是在受到外来压力的时候，却不容易碎，就是这个道理。
拱结构在工程上早已得到应用。我们常见的石拱桥的最大的特点就是经得起重压，在一定程度的重压之下，它会变得更加坚固。我国隋朝石匠李春设计监造的赵州桥（在今河北赵县城南洨河上），全长5082米，一个桥孔，跨度达3737米，至今已经1300多年了，仍然完好无损，照常通行。
20世纪70年代，有人模仿鸡蛋设计了一种特殊的抗震房屋：外壳是用钢铁制造的，“蛋白”用耐高温玻璃，石棉等制造，人则住在相当于“蛋黄”的部分。这种房屋能抵抗强烈地震，即使震翻了，也能自动复原，很难将它压坏。屋内储有氧气，水和食物，在与外界完全隔绝的情况下，7个人也能在里面生活1个星期。
造个“乌龟壳”来做为建筑物的基础，早在五十年前便有人提出了这个设想，直到近些年才实现。它很像一个倒扣在地下的大碗。这个薄薄的大碗支撑着高大的铁塔或烟囱。采用这种薄壳基础，要比实心基础节约混凝土30～50％，还可以节约大批钢材。
如今我们在街上见到的宏大建筑物的薄壳屋顶，也都是拱结构，它们既轻便坚固，又节约材料，当然它们那流畅的、富于变化的屋顶更是美妙！
潜水艇的奥秘
潜水艇能够像鱼一样，既在水面上航行，也可以沉到海洋深处，潜伏前进；而普通的船，只能在水面上航行。这是为什么呢？原来潜水艇上有一些被称为“水舱”的舱体。当潜水艇需要下沉时，就打开阀门，让海水注入水舱，使潜艇重量逐渐增加，而渐渐下沉。当需要让潜水艇处于水中某一深度行进时，只需让水舱注入适当量的海水就行了。如果需要潜水艇上浮时，用机器把大量压缩空气注入水舱，排出舱中海水，减轻艇的重量，它就会迅速浮出水面。
这实际上是阿基米德原理的应用。原理告诉我们浸在液体中的物体受到一个向上的浮力，它有大小等于物体所排开的液体受到的重力。所以，水舱储藏水量的多少是潜水艇上浮、下沉、保持深度的一个重要因素。
由于潜水艇不是一般的舰艇，主要是在水下进行战斗活动，靠隐蔽在水下来发挥它的攻击威力。它除了能在一定深度的水中航行外，还应该能够潜伏在水下一定深度不动，给敌人以出其不意的攻击。但是当潜艇所处深度的水的密度发生变化时，它就不能保持稳定。虽然潜艇可以通过做一些小的调整来对付这一变化，但是这种调整是不现实的，因为潜水的一些细微动作，都可能被敌方侦察到，所以如何使潜水艇保持其稳定状态就是一个问题。
要使潜水艇在水中能维持稳定，海水密度应随深度的增加而增加。这时，若潜水艇稍微上移，有一向下的合力，使它又回到原来的深度；若潜水艇稍微下移，有一向上的合力。海水密度与水温成反正，与含盐量成正比，而这二者又都随水深的增加而下降。但在25～200米水深处，潜水艇能找到一些区域（称为温跃区），那里的水温随水深的增加而急速下降，从而足以抵消含盐量的下降。因此提供了保持稳定性的条件，使潜水艇能够在这些区域潜伏不动。
