解:$(1)$根据点$M$,$N$的运动速度可知
当点$M$,$N$运动$1s $时,$BN=3\ \mathrm {cm}$,$PM=1\ \mathrm {cm}$
∵$AM+MP+PN+BN=AB$,且$PN=3AM$
∴$AM+1+3AM+3=12$
∴$AM=2\ \mathrm {cm}$,∴$AP=3\ \mathrm {cm}$
$(2)$线段$AP $的长度不发生变化
根据点$M$,$N$的运动速度可知,$BN=3PM$
∵$AM+MP+PN+BN=AB$,且$PN=3AM$
∴$4AM+4PM=12$
∴$AP=AM+PM=3(\mathrm {cm})$
$(3)$当点$Q $在线段$AB$上时
∵$AQ=AP+PQ$,$AQ=PQ+BQ$
∴$AP=BQ=3\ \mathrm {cm}$
∴$PQ=AB-AP-BQ=12-3-3=6(\mathrm {cm})$
当点$Q'$在线段$AB$的延长线或反向延长线上时
∵$AQ=PQ+BQ$
∴点$Q $在线段$AB$的延长线上
又∵$AQ=AP+PQ$,∴$BQ=AP=3\ \mathrm {cm}$
∴$PQ=PB+BQ=AB-AP+BQ=AB=12(\mathrm {cm})$
综上所述,线段$PQ $的长为$6\ \mathrm {cm} $或$12\ \mathrm {cm}.$