Esta pesquisa investigou as potencialidades de uma abordagem histórico-didática a respeito de um tema de Física Moderna, com auxílio de multimídias, no Ensino Médio. Pesquisas evidenciam que a História e Filosofia da Ciência, bem como o estudo de tópicos de Física Moderna, podem levar a uma compreensão adequada da natureza do conhecimento científico. Com base nesses argumentos foi construída e aplicada uma Unidade Didática contemplando o estudo de um tópico de Física Moderna por meio de uma abordagem histórico-didática que levou em consideração princípios da Aprendizagem Significativa. Procurou-se observar possíveis indícios de alterações nas noções dos alunos investigados a respeito da Natureza da Ciência e de conteúdos científicos específicos. Foram utilizados como instrumentos de coleta de dados, a Unidade Didática, questionários, mapas conceituais e anotações feitas pela pesquisadora. Optou-se por fazer uso dos procedimentos da Análise de Conteúdo como instrumento de análise dos dados. Esta pesquisa caracteriza-se como qualitativa de cunho interpretativo, cujas principais etapas foram: o levantamento bibliográfico relacionado aos temas envolvidos, elaboração de um texto teórico conceitual a respeito do tema Partículas Elementares, levantamento dos conhecimentos prévios em relação aos assuntos abordados, construção e aplicação da Unidade Didática, tomada e análise de dados. Com base nos resultados obtidos, constatou-se que a proposta didática contribuiu para a compreensão de conteúdos relacionados à Física de Partículas, para a construção de noções reais e abrangentes a respeito da Natureza da Ciência, bem como possibilitou gerar indícios de Aprendizagem Significativa.