Muchos verbos llevan una preposición fija: warten auf, denken an, sprechen mit. Aquí la preposición no tiene significado propio (ni lugar ni dirección): simplemente pertenece al verbo.
El sustantivo que sigue es el objeto preposicional. El caso lo decide el par verbo + preposición, no la pregunta «Wo?» o «Wohin?».
Por eso, aprende siempre tres cosas juntas: verbo + preposición + caso.
warten + auf + acusativo → Ich warte auf den Bus.
sprechen + mit + dativo → Ich spreche mit dem Arzt.