Пол- ― корень, со словообразовательной точки зрения является результатом усечения основы производящего слова половина.
Элемент -у- в полу- является интерфиксом, подобным интерфиксам -о- и -е- в словах типа пароход, овощехранилище, большеглазый и т. п., которые в школьной практике называются соединительными гласными. Ср.: полубокс, полугодие, полумягкий и т. д.
Написание проверяется по орфографическому словарю. Кроме того, слитно пишутся сложные существительные с соединительными гласными О и Е: водопровод, земледелец, лесостепь, птицеферма, овощехранилище, новостройка, южноамериканцы, звукообраз, силлаботоника и т. д.