证明:$ (1)$连接$OD。$
∵$BD$是$∠ABC$的平分线,
∴$∠OBD=∠CBD。$
∵$OD=OB,$
∴$∠ODB=∠OBD。$
∴$∠ODB=∠CBD,$
∴$OD// BC。$
∵$∠C=90^\circ ,$
∴$∠ADO=∠C=90^\circ ,$
∴$OD\perp AC。$
∵$OD$是$\odot O$的半径,
∴直线$AC$是$\odot O$的切线。
$ (2)$设$\odot O$的半径为$R,$则$OD=OE=OB=R。$
∵$E$是$AO$的中点,
∴$AO=2OE=2R。$
$ $在$\text{Rt}\triangle ADO$中,$\cos ∠AOD=\frac {OD}{AO}=\frac {R}{2R}=\frac {1}{2},$
∴$∠AOD=60^\circ 。$
∵$OD^2+AD^2=AO^2,$$AD=3,$
∴$R^2+3^2=(2R)^2,$解得$R=\sqrt {3}($负值舍去$)。$
∴$S_{\triangle AOD}=\frac {1}{2}×AD×OD=\frac {1}{2}×3×\sqrt {3}=\frac {3\sqrt {3}}{2},$
$ S_{\text{扇形}EOD}=\frac{60^\circ×\pi×(\sqrt{3})^2}{360^\circ}=\frac{\pi}{2}。$
∴涂色部分的面积为$S_{\triangle AOD}-S_{\text{扇形}EOD}=\frac{3\sqrt{3}}{2}-\frac{\pi}{2}=\frac{3\sqrt{3}-\pi}{2}。$