伽利略用理想实验说明了亚里士多德关于力与物体运动之间的关系论述，即力是维持物体运动的原因。

实验思想：一小球从光滑斜面上高h处滚下，当它滚到对面一个光滑的斜面上时，不论对面的坡度如何，它总会滚到相同的高度h上。如果对面斜面的坡度越来越小，则小球将越滚越远。伽利略由此推论，当这一斜面放至水平位置并无限延伸时，小球将因为永远不能达到h高度，就将以到达斜面底部的速度一直沿地表运动下去，并将其称为惯性运动。

伽利略当时认为，因为物体一直沿地表运动，所以惯性运动是圆周运动；因此月球、星体的圆周运动都是惯性运动。——（以后正确的观点是牛顿给出的。）

我们物理上称物体不受外力作用的运动状态为自由运动。处在自由运动状态的物体，必定做匀速直线运动，或者静止。这就是惯性定律。

惯性定律的建立，为经典动力学奠定了坚实的基础。即物体具有保持其原有匀速运动或静止状态的固有属性，即所谓惯性。

以上存在一个问题，即速度或加速度都具有相对性，于是一个自由运动的物体，在有些参考系看来是在做着非匀速运动的。但是，惯性定律的意义在于：对于一个物体的自由运动，一定可以选择一个参考系K，相对于K该物体做匀速运动或静止；而且，其他所有自由运动的物体，对于K来说，也都是做匀速运动或静止。换言之，一定存在着这样的参考系，相对于它，所有不受外力作用的物体都保持自己的速度。这类特殊的参考系，称之为惯性参考系。

——惯性定律断言了惯性系一定存在，以及用实验如何判断惯性系。