As aulas monológicas e expositivas não proporcionam uma boa aprendizagem de conteúdo aos estudantes, além de pouco desenvolverem as competências educacionais. Alternativamente, as metodologias ativas promovem não somente aprendizagem cognitiva, mas também desenvolvem o pensamento crítico, a capacidade de comunicação e de argumentação, a colaboração e a criatividade. Nesse sentido, esta pesquisa almejou dois objetivos principais: i) quantificar o ganho normalizado médio do curso de cinemática com aulas ativas para turmas regulares compostas por estudantes do 2º ano do ensino médio de um colégio público federal do Rio de Janeiro; ii) analisar aspectos qualitativos da interação em dois pequenos grupos de estudantes voluntários durante as atividades de aprendizagem. Em ambos os objetivos foi utilizada a metodologia ativa Peer Instruction (PI), associada ao Just-in-Time Teaching (JiTT). O instrumento quantitativo escolhido foi o Test of Understanding Graphs in Kinematics (TUG-K) e os resultados de suas aplicações permitiram responder a primeira questão de pesquisa: i) o ganho normalizado médio do curso de cinemática com o PI associado ao JiTT é superior ao curso cujas aulas foram expositivas e monológicas? A própria validação estatística do TUG-K foi um dos resultados desta pesquisa. No que tange à análise qualitativa, um grupo com 4 estudantes teve seus áudios coletados em 2019 e um pequeno grupo focal foi estruturado em 2021, durante três meses com aulas semanais e remotas. Ao todo, foram analisadas dez interações entre os estudantes, com o objetivo de responder três novas perguntas de cunho qualitativo: ii) em quais categorias de um mapa analítico de análise de interação social formado pelas seguintes dimensões: fases do discurso, aspectos de processos lógicos e natureza da explanação, se enquadram os extratos de áudio dos estudantes? iii) qual é a contribuição de cada integrante do grupo na discussão? iv) quais são os tipos de conversas na etapa de interação? As respostas a essas questões são fundamentais para a compreensão de como a interação entre pares impacta na aprendizagem dos estudantes. Por fim, a quinta e última questão de pesquisa é se as respostas obtidas são compatíveis com as publicações da área. O ganho normalizado médio com as aulas ativas foi de 34%, o dobro dos 17% obtido nas aulas sem metodologias ativas. As observações dos aspectos qualitativos apontam que grupos plurais de 5 a 6 integrantes, assim como a atuação do professor nas etapas de discussão, possibilitam uma melhor distribuição dos percentuais de fala entre os estudantes. Esses resultados obtidos se mostraram alinhados aos trabalhos usados como referência nesta pesquisa.