A baixa intensidade e má qualidade da motivação dos estudantes para estudar e aprender física no ensino médio configura-se em um problema educacional a ser enfrentado. com a intenção de contribuir e avançar na compreensão deste constructo no ambiente escolar, especificamente no ensino de física, é que se realizou este estudo. assim, o objetivo da pesquisa foi investigar possíveis relações entre a implementação de ações de ensino por investigação e a promoção da motivação autônoma de estudantes de física do ensino médio. isso nos conduziu a uma pesquisa com intervenção didático-pedagógica. fez-se necessária, para a intervenção prevista, a escolha de uma teoria que pudesse apoiar nossa compreensão sobre a motivação no contexto educacional e, também, de uma teoria didático-pedagógica que orientasse a preparação das atividades didáticas (ad) a serem implementadas. encontramos na teoria da autodeterminação o suporte teórico para análise dos aspectos relativos à motivação e no ensino por investigação a perspectiva didático-pedagógica buscada. a intervenção, composta pela implementação de onze ad devidamente planejadas, ocorreu em uma turma de terceira série do ensino médio, de uma escola estadual da cidade de joinville/sc, durante três bimestres consecutivos. para a coleta das informações necessárias à realização da pesquisa foram utilizados os seguintes instrumentos/recursos: escala de medida de motivação; observações diretas, áudio e videogravação de aulas; escala de medida de interesse e suportes à autonomia; material produzido pelos alunos e entrevistas com os estudantes e com o professor. portanto, o delineamento da pesquisa constituiu-se por análises qualitativas e por resultados quantitativos, oriundos da aplicação das escalas likert. os resultados indicam um aumento na motivação autônoma dos estudantes mediante a implementação das ad de caráter investigativo. neste sentido, as evidências encontradas são significativas e permitem concluir que é possível intervir pedagogicamente para que os estudantes atuem com maior protagonismo no processo de sua aprendizagem, guiados por uma maior qualidade motivacional.