var sp:Sprite = new Sprite();
this.addChild(sp);
removeChild(sp);
sp = null;

スプライトを作って、
メインのタイムラインに追加して、
メインのタイムラインから削除して、
スプライトの参照も削除

当然これで、spはGC対象となる。
でもこの場合ではsp=nullは特に要らないみたい。

var sp:Sprite = new Sprite();
this.addChild(sp);
removeChild(sp);

この場合は、これでもspはGCの対象となるようす。
removeChild()した時点で、GC対象となっている。

removeChildについてのドキュメントより、

DisplayObjectContainer インスタンスの子リストから指定の child DisplayObject インスタンスを削除します。
削除された子の parent プロパティは null に設定されます。その子に対する参照が存在しない場合、そのオブジェクトはガベージコレクションによって収集されます。

参考サイト：
FlashPlayer9のガベージコレクタのメモリ解放の考察

DisplayObjectじゃない(addChildしてない)変数をGC対象とするときは○○=nullを使って参照を切ればいいってことなのかな。