感觉你对面元的理解不够。你觉得面元上有很多点,从每个点到K点的连线的方向都不一样。事实确实是这样的,但是面元是面积趋于0的单元,前述的“不一样”在计算的时候是可以忽略的,也就说面元上任意一点到K点的距离和方向都是一样的。设电荷的面密度为ρ,则ds1的面元在K点产生的电场强度就为E=ρds1/(4πεR^2)。
第一个证明本身就有问题,面元不是正对K点,有一定角度,ds1/ds2=(r1/r2)^2不成立。这种证明只能严格地作积分,一般教材上都有。